BR102016007798B1

BR102016007798B1 - Ferramenta de manutenção para engrenagem planetária e método para manutenção de uma engranagem planetária

Info

Publication number: BR102016007798B1
Application number: BR102016007798-2A
Authority: BR
Inventors: James Allen Macik
Original assignee: Moventas Gears Oy
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2021-11-09
Also published as: NZ717837A; EP3078847A1; CN106041495B; CA2926559A1; EP3078847B1; DK3078847T3; BR102016007798A2; CN106041495A; US9964202B2; ES2766823T3; US20160298597A1

Abstract

FERRAMENTA DE MANUTENÇÃO PARA ENGRENAGEM PLANETÁRIA Uma ferramenta de manutenção para uma engrenagem planetária compreende um dispositivo de geração de força (101) que compreende um acionador (102) para fixação a uma extremidade de um pino de roda planetária da engrenagem planetária e para dirigir a força axial para o pino da roda planetária, e uma estrutura de corpo (104) para suportar mecanicamente uma estrutura do dispositivo de geração de força em relação ao carregador planetário da engrenagem planetária, de modo a permitir que o acionador mova o pino de roda planetária axialmente em relação ao carregador planetário. Em muitos casos, a ferramenta de manutenção permite a remoção de um pino de roda planetária e a instalação do mesmo ou de outro pino de roda planetária em um local de operação da engrenagem planetária. Assim, não há necessidade de mover a engrenagem planetária para longe do seu local de operação, por exemplo, uma nacela de uma usina de energia eólica, para trabalhos de manutenção compreendendo a remoção de um ou mais pinos de roda planetária.

Description

Campo Técnico

[0001] A descrição refere-se genericamente à manutenção de engrenagens planetárias. Mais particularmente, a revelação refere-se a uma ferramenta de manutenção para uma engrenagem planetária. Além disso, a revelação refere-se a um método para a manutenção de uma engrenagem planetária.

Antecedentes

[0002] Uma engrenagem planetária compreende um carregador planetário, um eixo planetário, um anel de engrenagem, e rodas planetárias suportada pelo carregador planetário de modo que as rodas planetárias são engrenadas com o eixo planetário e com o anel de engrenagem. Nos casos em que o anel de engrenagem se encontra parado, a relação de transmissão entre o eixo planetário e o carregador de roda planetária é ZR/ZS+1, em que ZR é o número de dentes da coroa dentada e ZS é o número de dentes do eixo planetário. O carregador planetário na sua forma simples compreende uma primeira seção de extremidade para suportar as primeiras extremidades dos pinos de roda planetária e uma segunda seção de extremidade para suportar as segundas extremidades dos pinos de roda planetária. Os pinos de roda planetária podem ser ligados, por exemplo, com encaixe de retração térmica às respectivas fendas das seções de extremidade do carregador planetário. A fim de aumentar a rigidez mecânica, o carregador planetário pode ainda compreender seções de suporte entre as suas seções de extremidade.

[0003] A manutenção de uma engrenagem planetária compreende muitas vezes, ou, pelo menos, algumas vezes, a remoção de um ou mais pinos planetários a partir da engrenagem planetária, de modo a ser capaz de remover uma ou mais rodas planetárias que precisam ser substituídas por novas rodas planetárias, ou reparadas. Em muitos casos, o trabalho de manutenção, do tipo descrito acima requer mover a engrenagem planetária para longe do seu local de operação para uma instalação de reparo mecânico onde existem meios adequados para desprender os pinos de roda planetária do carregador planetário da engrenagem planetária e meios para instalar os pinos de roda planetária no carregador planetário. Mover a engrenagem planetária a partir do seu local de operação para a instalação de reparo mecânico pode ser uma tarefa trabalhosa, especialmente em conjunto com aplicações de energia eólica, em que o local de operação da engrenagem planetária é tipicamente uma nacela que está localizada na parte superior de uma torre.

Sumário

[0004] O seguinte apresenta um resumo simplificado, a fim de proporcionar uma compreensão básica de alguns aspectos de várias modalidades da invenção. O resumo não é uma visão geral extensiva da invenção. Não se destina a identificar elementos-chave ou críticos da invenção, nem delinear o escopo da invenção. O resumo que se segue meramente apresenta alguns conceitos da invenção em uma forma simplificada como um prelúdio para uma descrição mais detalhada de modalidades exemplificadoras da invenção.

[0005] De acordo com a presente invenção, proporciona-se uma nova ferramenta de manutenção para uma engrenagem planetária. Uma ferramenta de manutenção de acordo com a invenção compreende: - um dispositivo de geração de força, por exemplo, um dispositivo hidráulico, que compreende um acionador para a fixação a uma extremidade de um pino de roda planetária da engrenagem planetária e para dirigir a força axial para o pino de roda planetária, o acionador sendo móvel em relação a uma armação do dispositivo de geração de força, e - uma estrutura de corpo para suportar mecanicamente a estrutura do dispositivo de geração de força em relação ao carregador planetário da engrenagem planetária, de modo a permitir que o acionador mova o pino de roda planetária axialmente em relação ao carregador planetário.

[0006] Em muitos casos, a ferramenta de manutenção acima descrita faz com que seja possível remover um pino de roda planetária a partir do carregador planetário e instalar o mesmo ou outro pino de roda planetária no carregador planetário no local de operação da engrenagem planetária. Assim, não há necessidade de mover a engrenagem planetária para longe do seu local de operação, por exemplo, uma nacela de uma usina de energia eólica, para trabalho de manutenção que compreende a remoção de um ou mais pinos de roda planetária.

[0007] De acordo com a presente invenção, proporciona-se também um novo método para a manutenção de uma engrenagem planetária. Um método de acordo com a invenção compreende pelo menos as seguintes ações em um local de operação da engrenagem planetária: - instalar uma ferramenta de manutenção de acordo com a invenção de modo que a ferramenta de manutenção torne-se mecanicamente suportada com relação ao carregador planetário da engrenagem planetária, - retirar um pino de roda planetária a partir do carregador planetário, operando a ferramenta de manutenção, e - empurrar o pino de roda planetária ou outro pino de roda planetária para dentro do carregador planetário, operando a ferramenta de manutenção.

[0008] O local de operação da engrenagem planetária, onde o método acima mencionado é realizado pode ser, por exemplo, mas não necessariamente, uma nacela de uma instalação de energia eólica.

[0009] Algumas modalidades exemplificadoras e não limitadoras da invenção são descritas nas reivindicações dependentes anexas.

[0010] Várias modalidades exemplificadoras e não limitadoras da invenção, tanto em relação às construções como aos métodos de operação, juntamente com objetos adicionais e vantagens da mesma, serão mais bem compreendidas a partir da descrição seguinte de modalidades exemplificadoras específicas quando lidas em conexão com os desenhos anexos.

[0011] Os verbos "compreender" e "incluir"são usados neste documento como limitações abertas que não excluem nem requerem a existência de características também não citadas. As características enumeradas nas reivindicações dependentes anexas são mutuamente livremente combináveis a menos que de outro modo explicitamente indicado. Além disso, deve ser compreendido que o uso de "um" ou "uma", isto é, uma forma singular, ao longo deste documento não exclui uma pluralidade.

Breve Descrição das Figuras

[0012] Modalidades exemplificadoras e não limitadoras da invenção e as suas vantagens são explicadas em maior detalhe a seguir, como exemplos e com referência aos desenhos anexos, nos quais: As figuras 1a, 1b, 1c e 1d ilustram uma ferramenta de manutenção de acordo com uma modalidade exemplificadora e não limitadora da invenção, e A figura 2 mostra um fluxograma de um método de acordo com uma modalidade exemplificadora e não limitadora da invenção para a manutenção de uma engrenagem planetária.

Descrição de Modalidades Exemplificadoras e Não Limitadoras

[0013] Os exemplos específicos fornecidos na descrição que se segue não devem ser interpretados como limitando o âmbito e/ou a aplicabilidade das reivindicações anexas. Listas e grupos de exemplos fornecidos na descrição não são exaustivos, salvo se explicitamente indicado ao contrário.

[0014] A Figura 1a mostra uma vista lateral de um arranjo em que uma ferramenta de manutenção de acordo com uma modalidade exemplificadora e não limitadora da invenção foi instalada sobre uma engrenagem planetária. Neste caso exemplificador e não limitador, uma parte da armação da engrenagem planetária e a coroa dentada da engrenagem planetária foram removidas antes de se instalar a ferramenta de manutenção na engrenagem planetária. A figura 1b mostra uma vista de extremidade mais grossa do arranjo acima mencionado. As direções de observação relacionadas com as figuras 1a e 1b são indicadas com um sistema de coordenadas 199. A Figura 1c mostra uma vista de uma seção feita ao longo de uma linha B-B ilustrada na Figura 1b. Por uma questão de ilustração, as rodas planetárias da engrenagem planetária não são mostradas como vistas de seção na figura 1c. Na figura 1c, o plano de seção é paralelo com o plano yz do sistema de coordenadas 199. A Figura 1d mostra uma vista de uma seção tomada ao longo da linha A-A mostrada nas figuras 1a e 1c. Na figura 1d, o plano de corte é paralelo com o plano xy do sistema de coordenadas 199. Nas Figuras 1a e 1c, duas das rodas planetárias da engrenagem planetária são indicadas com números de referência 115 e 116. Na figura 1c, os pinos de roda planetária que suportam as rodas planetárias 115 e 116 estão indicados com números de referência 111 e 117. O eixo planetário da engrenagem planetária não está, necessariamente, na sua posição operacional quando a ferramenta de manutenção é usada. Na figura 1c, o eixo planetário é representado com linhas tracejadas e indicado com um número de referência 114.

[0015] A ferramenta de manutenção compreende um dispositivo de geração de força 101 que compreende um acionador 102 para fixação a uma extremidade do pino de roda planetária 111 e para dirigir a força para o pino de roda planetária na direção axial. A direção axial é paralela com o eixo Z do sistema de coordenadas 199. Neste caso exemplificador, a extremidade do acionador 102 é uma haste roscada correspondente a um furo roscado central e axial da extremidade do pino de roda planetária 111. A extremidade roscada do acionador 102 e o furo roscado do pino de roda planetária 111 são representados com linhas tracejadas na figura 1c. O dispositivo de geração de força 101 compreende ainda uma armação 103 com relação à qual o atuador 102 é móvel na direção axial. Neste caso exemplificador, o dispositivo de geração de força 101 é um dispositivo hidráulico, que compreende um cilindro hidráulico e um pistão hidráulico. É também possível utilizar um dispositivo de geração de força mecânica que pode basear-se, por exemplo, em uma haste roscada acionada a motor.

[0016] A ferramenta de manutenção compreende uma estrutura de corpo 104 para apoiar mecanicamente a armação 103 do dispositivo de geração de força de 101 em relação ao carregador planetário 112 da engrenagem planetária. À medida que a armação 103 de dispositivo de geração de força é mecanicamente suportada com relação ao carregador planetário 112, o acionador 102 é capaz de mover o pino de roda planetária 111 axialmente em relação ao carregador planetário 112. Na situação exemplificadora mostrada na Figura 1C, o pino de roda planetária 111 não está na sua posição de operação, mas o pino de roda planetária 111 está sendo removido ou instalado dependendo da direção de movimento do pino de roda planetária 111. A ferramenta de manutenção exemplificadora ilustrada nas figuras 1A-1C compreende ainda elementos de suporte capazes de manter a estrutura do corpo 104 fixa com relação ao carregador planetário quando o acionador 102 empurra axialmente o pino de roda planetária 111 para o carregador planetário 112. Nas figuras 1a e 1c, um dos elementos de suporte é indicado com um número de referência 105. Na figura 1A, outro dos elementos de suporte é indicado com um número de referência 106. Neste caso exemplificador, o elemento de suporte 105 é um parafuso para fixar a estrutura de corpo 104 da ferramenta de manutenção ao carregador planetário 112, e o elemento de suporte 106 é uma haste ajustável para manter a estrutura de corpo 104 fixa com relação a uma parte 113 da armação da engrenagem planetária. Também é possível que só existam parafusos, tais como o parafuso 105, ou que existam apenas hastes ajustáveis, tais como a haste ajustável 106, ou haja elementos de suporte de algum outro tipo de empurrar e/ou puxar a estrutura do corpo 104 para o carregador planetário 112. No caso em que a ferramenta de manutenção é utilizada somente para remover pinos de roda planetária do carregador planetário, não é necessário dispor de elementos de suporte para empurrar e/ou puxar a estrutura de corpo 104 para o carregador planetário, porque, quando o pino de roda planetária é retirado do carregador planetário, a moldura 103 da força de geração de dispositivo 101 empurra a estrutura de corpo 104 contra o carregador planetário 112. Neste caso, a ferramenta de manutenção pode compreender, por exemplo, meios, tais como, por exemplo, pernas ajustáveis, para ficar em pé sobre, por exemplo, um piso de modo que a ferramenta de manutenção se encontra numa posição desejada em relação ao carregador planetário.

[0017] Na ferramenta de manutenção exemplificadora ilustrada nas figuras 1a-1c, a estrutura de corpo 104 compreende quatro seções de suporte 107a, 107b, 107c e 107d. Cada uma das seções de suporte 107a-107d é capaz de suportar mecanicamente a armação 103 do dispositivo de geração de força em relação ao carregador planetário 112. No caso exemplificador ilustrado nas figuras 1a-1c, a engrenagem planetária tem quatro rodas planetárias e quatro seções de suporte 107a-107d da estrutura de corpo são espaçadas em intervalos semelhantes sobre uma periferia de um círculo semelhante, como é o caso com os pinos de roda planetária. Tal como ilustrado nas figuras 1a e 1c, o dispositivo de geração de força 101 é destacável de forma não destrutiva a partir da estrutura de corpo 104 de modo que o dispositivo de geração de força pode ser movido a partir de uma das seções de suporte 107a- 107d para a outra das seções de suporte. Por conseguinte, a ferramenta de manutenção pode ser utilizada para a remoção e instalação de todos os pinos da roda planetária da engrenagem planetária, sem a necessidade de rodar a estrutura de corpo 104 em relação ao carregador planetário 112. Na situação exemplificadora mostrada nas figuras 1A- 1D, o dispositivo de geração de força 101 está instalado na seção de suporte 107a.

[0018] Na ferramenta de manutenção exemplificadora ilustrada nas figuras 1a-1c, cada uma das seções de suporte 107a-107d compreende uma seção de calha para suporte de um pino de roda planetária em uma posição a partir da qual o pino de roda planetária é móvel axialmente no carregador planetário pelo atuador 102 do dispositivo de geração de força 101. A seção da calha da seção de suporte 107a é denotada com um número de referência 110 nas figuras 1a, 1c e 1d. Tal como mostrado na Figura 1d, a superfície de encaixe da seção de calha 110 está em linha com uma abertura 109 através da qual o pino de roda planetária 111 pode ser removido do carregador planetário e instalado no carregador planetário. Como mostrado pela figura 1d, cada uma das seções de suporte 107a-107d precisam estar substancialmente na posição mais elevada, ou seja, como a seção de suporte 107a nas Figuras 1a-1a, a fim de que a seção de calha da seção de suporte sob consideração seja capaz de suportar um pino de roda planetária em uma posição a partir da qual o pino da roda planetária é móvel axialmente no suporte de roda planetária. Tipicamente, isto significa que o suporte de roda planetária 112 e a ferramenta de manutenção têm de ser girados durante o trabalho de manutenção. É também possível que todas as seções de suporte sejam alinhadas de uma mesma maneira, mutuamente, de modo que todas as seções de suporte sejam capazes de suportar um pino de roda planetária em uma posição a partir da qual o pino da roda planetária é móvel axialmente no carregador planetário quando a estrutura de corpo 104 está numa posição pré-determinada em relação à direção da gravidade. Por exemplo, cada uma das seções de suporte 107b-107d pode ser alinhada em relação ao sistema de coordenadas 199 da mesma maneira que a seção de suporte 107a está alinhada com relação ao sistema de coordenadas 199. Em muitos casos, no entanto, o carregador planetário 112 e a ferramenta de manutenção têm de ser girados durante o trabalho de manutenção, porque normalmente a forma mais fácil de remover e instalar uma roda planetária, cujo pino de roda planetária tenha sido removido, é a utilização de um guindaste e, assim, é vantajoso que o local da roda planetária a ser instalada ou removida esteja substancialmente na posição mais elevada, ou seja, na posição da roda planetária 115. Nestes casos, é vantajoso que as seções de suporte 107a-107d estejam alinhadas da forma ilustrada na Figura 1D.

[0019] A Figura 2 mostra um fluxograma de um método de acordo com uma modalidade exemplificadora e não limitadora da invenção para a manutenção de uma engrenagem planetária. O método compreende, pelo menos, as seguintes ações em um local de operação da engrenagem planetária: - Ação 201: instalar uma ferramenta de manutenção de modo que a ferramenta de manutenção torne-se mecanicamente suportada com relação ao carregador planetário da engrenagem planetária, - Ação 202: puxar um pino de roda planetária a partir do carregador planetário, operando a ferramenta de manutenção, e - Ação 203: empurrar o pino de roda planetária ou outro pino de roda planetária para o carregador planetário, operando a ferramenta de manutenção.

[0020] A ferramenta de manutenção acima mencionada pode ser tal como descrita acima com referência às Figuras 1a-1d.

[0021] Em um método de acordo com uma modalidade exemplificadora e não limitadora da invenção, a engrenagem planetária é uma parte de uma instalação de energia eólica e o local de operação da engrenagem planetária é a nacela da instalação de energia eólica.

[0022] As ações preparatórias referidas na figura 2 podem compreender, por exemplo, a remoção, a partir de um sistema que compreende a engrenagem planetária, de tais elementos e componentes que necessitam ser removidos de modo a se poder instalar a ferramenta de manutenção. As outras ações de manutenção referidas na figura 2 podem compreender, por exemplo, a substituição de uma roda planetária desgastada e/ou de um rolamento gasto por roda e/ou rolamento novos. As ações de acabamento referidas na figura 2 podem compreender, por exemplo, a instalação dos elementos e componentes, que foram removidos durante as ações preparatórias, de volta no sistema compreendendo a engrenagem planetária.

[0023] Os exemplos específicos fornecidos na descrição dada acima não devem ser interpretados como limitando o âmbito e/ou a aplicabilidade das reivindicações anexas. Listas e grupos de exemplos fornecidos na descrição dada acima não são exaustivos, a menos que explicitamente declarado de outro modo.

Claims

1. Ferramenta de manutenção, que compreende: - um dispositivo de geração de força (101) que compreende um acionador (102) para fixação a uma extremidade de um pino de roda planetária de uma engrenagem planetária e para dirigir a força axial para o pino da roda planetária, o acionador sendo móvel em relação a uma armação (103) do dispositivo de geração de força, e - uma estrutura de corpo (104) para suportar mecanicamente a estrutura do dispositivo de geração de força em relação a um carregador planetário da engrenagem planetária, de modo a permitir que o acionador mova o pino da roda planetária axialmente em relação ao carregador planetário, caracterizado pelo fato de que uma extremidade do acionador é uma haste roscada para casar com um furo roscado central e axial da extremidade do pino de roda planetária, a estrutura de corpo (104) compreendendo duas ou mais seções de suporte (107a, 107b, 107c, 107d) cada uma delas sendo capaz de suportar mecanicamente a armação (103) do dispositivo de geração de força (101) em relação ao carregador planetário de modo que a ferramenta de manutenção seja capaz de mover dois ou mais pinos de roda planetária da engrenagem planetária, sem a necessidade de girar a estrutura do corpo com relação ao carregador planetário .

2. Ferramenta de manutenção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura de corpo (104) compreende uma seção de calha (110) para suportar o pino de roda planetária em uma posição a partir da qual o pino da roda planetária é móvel axialmente no carregador planetário pelo acionador do dispositivo de geração de força.

3. Ferramenta de manutenção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das seções de suporte (107a, 107b, 107c, 107d) compreende uma seção de calha (110) para suportar o pino de roda planetária em uma posição a partir da qual o pino da roda planetária é móvel axialmente no carregador planetário pelo acionador do dispositivo de geração de força.

4. Ferramenta de manutenção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de geração de força (101) é destacável de forma indestrutiva a partir da estrutura de corpo, de modo a permitir que o dispositivo de geração de força seja movido a partir de uma das seções de suporte para outra das seções de suporte.

5. Ferramenta de manutenção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de manutenção compreende ainda elementos de suporte (105, 106) para manter a estrutura de corpo estacionária em relação ao carregador planetário quando o acionador estiver empurrando axialmente o pino de roda planetária para o carregador planetário.

6. Ferramenta de manutenção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de geração de força (101) compreende um cilindro hidráulico e um pistão hidráulico.

7. Método para a manutenção de uma engrenagem planetária, o método sendo caracterizado por compreender pelo menos as seguintes ações em um local de operação da engrenagem planetária: - instalar (201) uma ferramenta de manutenção de modo que a ferramenta de manutenção torne-se mecanicamente suportada em relação a um carregador planetário da engrenagem planetária, - retirar (202) um pino de roda planetária a partir do carregador planetário, mediante operação da ferramenta de manutenção, e - empurrar (203) o pino de roda planetária ou outro pino de roda planetária para o carregador planetário, mediante operação da ferramenta de manutenção, em que a ferramenta de manutenção compreende: - um dispositivo de geração de força (101) que compreende um acionador (102) para fixação a uma extremidade do pino de roda planetária e para dirigir a força axial para o pino de roda planetária, o acionador sendo móvel em relação a uma armação (103) do dispositivo de geração de força, e - uma estrutura de corpo (104) para suportar mecanicamente a estrutura do dispositivo de geração de força em relação ao carregador planetário, de modo a permitir que o acionador a mova o pino da roda planetária axialmente em relação ao carregador planetário, e a engrenagem planetária é uma parte de uma instalação de energia eólica e o local de operação da engrenagem planetária é uma nacela da instalação de energia eólica.