BR102012016049B1 - Sistema de manutenção de nível de óleo - Google Patents

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Abstract

sistema de manutenção de nível de óleo. sistema de manutenção do nível de óleo de uma multiplicadora (3) de um aerogerador que compreende um tanque intermediário (7) que determina umas entradas (8.1, 8.2) e saídas (9.1, 9.2) de conexão entre as etapas de multiplicação (6) da multiplicadora (3) do aerogerador e o tanque externo (5) de óleo da multiplicadora (3).

Description

OBJETO DA INVENÇÃO.
[0001] A presente invenção está relacionada com as caixas de engrenagem de etapas planetárias ou etapas paralelas ou mistas que se utilizam nas turbinas eólicas de grande potência e mais especificamente com os sistemas de manutenção do nível de óleo dos banhos de óleo das etapas da caixa de engrenagem.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO.
[0002] As turbinas eólicas compreendem um trem de acionamento composto por um rotor eólico e um gerador elétrico, conectados entre si através de uma caixa de engrenagem que fornece o torque do rotor eólico que gira para o gerador que produz a energia.
[0003] Em turbinas eólicas de grande potência, isto é, máquinas de potência nominal superiores a 4,5 MW, são empregadas caixas de engrenagem de tipo planetário, de pelo menos duas etapas planetárias, caixas de engrenagem de etapas paralelas ou inclusive caixas de engrenagem de etapas mistas, isto é, que dispõem tanto de etapas planetárias como paralelas, que requerem, independentemente do tipo de caixa de engrenagem que se use, sistemas de lubrificação com os seus correspondentes banhos de óleo para as diferentes etapas caixas de engrenagem. Estes sistemas de lubrificação costumam estar comandados por bombas mecânicas ou elétricas, ou por eletroválvulas que garantem a manutenção do óleo em um nível suficiente de maneira que as partes da caixa de engrenagem que tenham contato metálico estejam lubrificadas o tempo todo.
[0004] Durante a vida de uma turbina eólica há longos períodos nos quais não há conexão com a rede elétrica; na montagem do parque de turbinas eólicas, em tarefas de manutenção ou quando ocorre uma falha na rede elétrica. Como consequência, durante estes períodos de tempo, os sistemas de lubrificação da turbina eólica não funcionam. No entanto, a turbina eólica, com as pás em bandeira, dispõe de certo giro, portanto as suas partes metálicas em contato devem ser mantidas lubrificadas também durante estes períodos de inatividade.
[0005] O óleo da caixa de engrenagem pode chegar a esvaziar em um tanque externo por diferentes razões. Durante os períodos nos quais a máquina está ativa o sistema de lubrificação bombeia o óleo ao tanque externo para manter um nível adequado e para filtrar e esfriar o óleo, retornando o mesmo à caixa de engrenagem uma vez estas tarefas tenham terminado.
[0006] No entanto, durante os períodos de inatividade da turbina eólica, dado que a nacela da turbina eólica está inclinada 6°em relação à vertical da torre, para evitar o possível impacto das pás contra a base da torre durante a deflexão sofrida pela ação do vento, o óleo, por efeito da gravidade, vai sendo drenado ao tanque exterior. Este fato, somado aos respingos que provocam as engrenagens com o movimento de giro sem carga e a que os sistemas de lubrificação não estão em funcionamento, portanto, não se produz o retorno do óleo à caixa de engrenagem, faz com que os níveis de óleo nos banhos das diferentes etapas das caixas de engrenagem abaixem, ocasionando que as diferentes partes metálicas em contato não disponham de lubrificação.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[0007] E um objeto da invenção manter (os níveis de óleo nos banhos das etapas de uma caixa de engrenagem, independentemente do tipo de caixa de engrenagem, evitando as perdas durante os períodos de inatividade da turbina eólica nos quais a caixa de engrenagem gira sem carga.
[0008] É outro objeto da invenção dispor de um sistema de lubrificação que garanta o retorno do óleo às etapas da caixa de engrenagem, tanto nos períodos de atividade, como nos períodos de inatividade da máquina.
[0009] Para isso, a invenção incorpora um tanque intermediário entre as etapas de caixas de engrenagem e o tanque de óleo externo, que determina tantas entradas de óleo como saídas de óleo tenham as etapas caixas de engrenagem, e duas saídas; uma conectada ao tanque externo de óleo e outra às etapas de caixas de engrenagem.
[00010] O óleo entrará, portanto, ao tanque intermediário através das entradas provenientes das etapas caixas de engrenagem. Quando o óleo supera um nível máximo do tanque intermediário, este é drenado por efeito da gravidade através do conduto de conexão ao tanque externo, enquanto que se o óleo for inferior ao dito nível máximo do tanque intermediário, o óleo, pela teoria de vasos comunicantes, passará diretamente às etapas caixas de engrenagem através da conexão de saída inferior do tanque intermediário.
[00011] O sistema garante a manutenção do nível de óleo tanto nos períodos de atividade da máquina, nos quais o nível de óleo é controlado por meio do sistema de lubrificação, como nos períodos de inatividade nos quais não há conexão com a rede elétrica.
[00012] O sistema é de fácil instalação e reduz o consumo de óleo das caixas de engrenagem, resultando por outro lado de grande utilidade em turbinas eólicas offshore nos quais, dada a sua localização, o acesso é mais complicado e os períodos de inatividade podem ser mais prolongados,
[00013] Estes e outros aspectos da invenção serão descritos de uma forma mais detalhada com a ajuda dos desenhos que se descrevem a seguir.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS.
[00014] A figura 1 é uma vista esquemática da inclinação que tem a nacela em relação ao plano horizontal da torre.
[00015] A figura 2 representa o sistema de manutenção de nível de óleo de acordo com a invenção.
DESCRIÇÃO DE UMA MODALIDADE PREFERENCIAL
[00016] Conforme é mostrado na figura 1, a turbina eólica compreende uma torre (1) sobre a qual se sustenta uma nacela (2) que aloja no seu interior uma caixa de engrenagem (3) e um gerador (4) conectados entre si. A nacela (2) está inclinada um certo ângulo p para que as 5 pás do rotor (não mostradas na figura) não golpeiem contra a torre (1) quando a ação do vento incidente as faz arquear.
[00017] A inclinação da nacela faz com que durante os períodos de inatividade da máquina, o lubrificante do interior da caixa de engrenagem (3), pelo movimento das engrenagens, ou pelo próprio efeito da gravidade, passe das etapas da caixa de engrenagem (3) ao tanque externo (5) de óleo, descendendo o nível de óleo das diferentes etapas (6) da caixa de engrenagem (3).
[00018] Na figura 2 é mostrada uma modalidade, de forma esquemática, da conexão de uma etapa de multiplicação (6.1) de uma caixa de engrenagem (3) com o tanque externo (5) de óleo através do sistema da invenção. O sistema de manutenção do nível de óleo compreende um tanque intermediário (7) conectado entre pelo menos uma etapa de multiplicação (6.1) da caixa de engrenagem (3) e o tanque externo (5) de óleo.
[00019] O tanque intermediário (7) dispõe de tantas entradas (8.1, 8.2) como seja necessário para reunir todas as possíveis saídas de óleo das etapas de multiplicação, e pelo menos duas saídas (9.1, 9.2) de óleo, uma em direção às etapas (6.1) de multiplicação da caixa de engrenagem (3) e outra em direção ao tanque externo (5) de óleo que está conectado por sua vez às etapas de multiplicação (6.1) através de um retorno (10).
[00020] Estas entradas (8.1, 8.2) e saídas (9.1, 9.2) estão configuradas de maneira que tanto as entradas (8.1, 8.2) como a saída (9.1) em direção ao tanque externo (5) de óleo estão localizadas por cima do nível máximo (A) de óleo da caixa de engrenagem (3), enquanto que a saída (9.2) em direção à última etapa (6.1) da caixa de engrenagem (3) está localizada justo por debaixo do nível mínimo (B) de óleo que pode haver no interior da caixa de engrenagem (3).
[00021] Desta forma, quando a máquina está inativa, o óleo retornará à etapa de multiplicação sempre que esteja por debaixo do nível máximo A, já que, por vasos comunicantes, ao expulsar o óleo da etapa de multiplicação (6.1) em direção ao tanque intermediário (7) o óleo voltará ao banho da etapa de multiplicação (6.1) em vez de esvaziar em direção ao tanque externo (5) impedindo assim o seu esvaziamento.
[00022] Quando a máquina está ativa, o sistema de manutenção de óleo funciona da mesma maneira que quando a máquina está inativa, de forma que se o óleo do interior do tanque intermediário (7), proveniente da etapa de multiplicação (6.1) da caixa de engrenagem (3), superar o nível máximo (A) de óleo, este é drenado por efeito da gravidade através da saída (9.1) em direção ao tanque exterior (5), enquanto que quando o nível de óleo do interior do tanque intermediário (7) de óleo está por debaixo do nível máximo (A), todo o óleo que entra proveniente das diferentes entradas (8.1, 8.2), é drenado pela saída inferior (9.2) do tanque intermediário (7) retornando à etapa de multiplicação (6.1) da caixa de engrenagem (3). Embora a presente invenção tenha sido descrita inteiramente em conexão com modalidades preferidas, é evidente que podem ser introduzidas aquelas modificações dentro do seu escopo, não considerando este como limitado pelas modalidades anteriores.

Claims (4)

1. Sistema de manutenção de nível de óleo do interior de uma caixa de engrenagem de uma turbina eólica, caracterizado por compreender um tanque intermediário (7) com entradas (8.1, 8.2), uma saída superior (9.1) e uma saída inferior (9.2) para conexão entre pelo menos uma etapa de multiplicação (6.1) da caixa de engrenagem (3) da turbina eólica e um tanque externo (5) para óleo destinado para a caixa de engrenagem (3), sendo que quando o nível de óleo excede um nível máximo (A) do tanque intermediário (7), o óleo drena para o tanque externo (5) através da saída superior (9.1) no tanque intermediário (7) e quando o nível de óleo está abaixo do nível de óleo máximo (A) no tanque intermediário (7), o óleo drena para a etapa de multiplicação (6.1) da caixa de engrenagem (3) através da saída inferior (9.2) no tanque intermediário (7).
2. Sistema de manutenção de nível de óleo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tanque intermediário (7) compreender uma saída (9.1) de óleo em direção ao tanque externo (5) de óleo localizada acima do nível máximo (A) de óleo do tanque intermediário (7).
3. Sistema de manutenção de nível de óleo, de acordo com reivindicação 1, caracterizado por o tanque intermediário (7) compreender uma saída (9.2) de óleo em direção à pelo menos uma etapa de multiplicação (6.1) da caixa de engrenagem (3) localizada abaixo do nível mínimo (B) de óleo do tanque intermediário (7).
4. Sistema de manutenção de nível de óleo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a caixa de engrenagem poder ser de etapas planetárias, de etapas paralelas ou mistas.
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