BR102012012770A2

BR102012012770A2 - Dispositivo de lubrificação em aerosol, disposição de lubrificação e método para lubrificação

Info

Publication number: BR102012012770A2
Application number: BR102012012770-9A
Authority: BR
Inventors: Pierre Foret
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2014-05-13
Also published as: CN102797954B; EP2527711A1; DE102011102539A1; US20130126274A1; CN102797954A

Abstract

DISPOSITIVO DE LUBRIFICAÇÃO EM AEROSSOL, DISPOSIÇÃO DE LUBRIFICAÇÃO E MÉTODO PARA LUBRIFICAÇÃO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de lubrificação (10) para um dispositivo (20) a ser lubrificado com pelo menos dois parceiros de atrito (21, 22), em que o dito dispositivo de lubrificação (10) compreende o meio (11) para produzir um aerossil livre de oxigênio de um lubrificante líquido em um fluido carreador, bem como o meio (12) para fornecer o aerossol ao dispositivo (20) a ser lubrificado que pode se acoplado ao dispositivo (20) a ser lubrificado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE LUBRIFICAÇÃO EM AEROSSOL, DISPOSIÇÃO DE LUBRIFICAÇÃO E MÉTODO PARA LUBRIFICAÇÃO".

A presente invenção refere-se a um dispositivo de lubrificação em aerossol, a uma disposição com tal dispositivo de lubrificação, bem como a um método para a lubrificação correspondente.

Estado da Técnica

A lubrificação de elementos de máquina com lubrificantes, como diferentes tipos de graxa, óleo ou lubrificante sólido realiza diferentes fun- 10 ções. Por um lado, ela serve para evitar ou reduzir o fenômeno do desgaste em pontos de contato entre os, então, chamados parceiros de atrito, para diminuir as concentrações de estresse, por exemplo, em mancais e para re- duzir os estresses adicionais de cisalhamento de atrito nas superfícies. Os lubrificantes são, ainda, usados para a proteção de corrosão e para o resfri- 15 amento dos elementos da máquina se uma troca suficiente de lubrificante e, portanto, uma dissipação de calor correspondente for garantida.

O objetivo da lubrificação consiste em separar as superfícies de contato dos parceiros de atrito por meio de uma película líquida hidrodinâmi- ca ou por uma camada de reação de proteção. Na formação hidrodinâmica 20 de películas lubrificantes, uma deformação elástica tem, com frequência, um papel importante, como o que se refere a, então, chamada lubrificação elas- to-hidrodinâmica, nesse caso. O objetivo principal de lubrificação é uma se- paração completa dos parceiros de atrito. Isso pode ser alcançado com uma combinação adequada da viscosidade do lubrificante, a velocidade de mo- 25 vimento dos parceiros de atrito e a pressão de contato, bem como as adap- tações construtivas correspondentes.

Conforme mencionado acima, os diferentes tipos de óleo lubrifi- cante, graxa lubrificante e lubrificante sólido são usados como lubrificantes. Esse pedido foca, principalmente, nos lubrificantes líquidos como, por exem- 30 pio, os óleos lubrificantes. Os parâmetros importantes dos óleos lubrificantes que podem ser influenciados são a densidade, o índice de viscosidade, a estabilidade de cisalhamento, o chamado ponto nuvem e de fluidez, a capa- cidade de neutralização, o valor de neutralização, o número de base total e o ponto de fulgor. Adicionalmente, a capacidade térmica, a capacidade de ab- sorção de ar e o teor de água e os objetos estranhos influenciam as proprie- dades de um óleo lubrificante.

Vários tipos de aditivos de lubrificante para modificar as proprie-

dades de óleo lubrificante relevantes de maneira tribológica, por exemplo, o comportamento de viscosidade/temperatura e/ou o comportamento de atrito ou desgaste, bem como para melhorar a resistência à oxidação ou a preven- ção de espuma.

Os aditivos podem ser adicionados ao óleo lubrificante sob a

forma dos então chamado pacotes de aditivos comercialmente disponíveis. Em óleos de motor modernos, 10 a 20% do volume total consistem em aditi- vos. Os aditivos poliméricos tipicamente formam outros 3% do volume total.

O tempo de vida do óleo lubrificante é limitado. Devido às intera- ções com o sistema a ser Iubrificado e à atmosfera circundante, o tempo de vida do óleo lubrificante e de todo o sistema tribológico podem ser reduzidos de maneira significativa. Nesse contexto, os processos de oxidação que le- vam a um aumento do valor de neutralização e, portanto, a uma corrosão aumentada do óleo lubrificante são considerados particularmente críticos. Um aumento da viscosidade faz com que as propriedades biológicas do sis- tema se alterem ao longo do tempo. Os depósitos formados devido à corro- são mediante a separação dos componentes do óleo lubrificante podem causar entupimentos. Uma perda de aditivos pode fazer com que determina- dos componentes do óleo lubrificante não sejam mais protegidos de maneira suficiente, tal que sua qualidade deteriore. Consequentemente, a frequência do óleo é alterada ou os intervalos de manutenção são exigidos.

Portanto, seria desejável aumentar o tempo de vida de um óleo lubrificante ou, de maneira mais geral, um lubrificante líquido, particularmen- te um óleo lubrificante que tem como base o óleo mínimo.

Descrição da Invenção

Com base nessas circunstâncias, a presente invenção apresenta um dispositivo de lubrificação em aerossol para um dispositivo a ser Iubrifi- cado com pelo menos dois parceiros de atrito, uma disposição com tal dis- positivo de lubrificação, bem como um método de lubrificação corresponden- te, com as características das reivindicações independentes.

As modalidades preferenciais formam os objetos das respectivas 5 reivindicações dependentes, bem como a seguinte descrição.

Vantagens da Invenção

A presente invenção apresenta um dispositivo de lubrificação que pode ser acoplado a um dispositivo a ser Iubrificado e compreende os meios para produzir um aerossol livre de oxigênio de um lubrificante líquido 10 (por exemplo, um óleo lubrificante) em um fluido carreador, bem como o meio para fornecer o aerossol produzido de maneira correspondente ao dis- positivo a ser lubrificado. O fluido carreador preferencial é gasoso e não con- tém oxigênio. O fluido carreador também é livre de outros componentes cor- rosivos, particularmente água e partículas abrasivas.

Embora a presente invenção se refira a um aerossol "livre de o-

xigênio" ou um fluido carreador "livre de oxigênio", esses termos também incluem um aerossol ou um fluido carreador que ainda contém poucos teores (residuais) de oxigênio dissolvido ou que é capaz de produzir poucas quanti- dades de oxigênio. Embora seja desejável que o gás de proteção de Iubrifi- 20 cante seja completamente livre de oxigênio, isso é, em geral, associado a custos adicionais significativos.

Os métodos para a remoção de oxigênio, por exemplo, dos ga- ses correspondentes são suficientemente conhecidos. Por exemplo, o oxi- gênio pode ser condensado fora do ar em um filtro de resfriamento ou sepa- 25 rado de maneira catalítica. Os gases inertes, como o argônio, o nitrogênio ou o dióxido de carbono também podem ser fornecidos na forma líquida livre de oxigênio e transferidos na fase gasosa antes da utilização em um gás de proteção de lubrificante.

As medidas da invenção possibilitam a criação de um sistema de gás/lubrificante livre de oxigênio em um dispositivo a ser lubrificado, que é disponível de maneira permanente no dito dispositivo e que prolonga de ma- neira significativa o tempo de vida de componentes de atrito. Conseqüente- mente, os intervalos de manutenção dos sistemas correspondentes podem ser estendidos de maneira significativa, tal que a maior disponibilidade e/ou os menores custos de manutenção sejam alcançados. Devido a uma atmos- fera de lubrificante livre de oxigênio correspondente, é possível utilizar os 5 aditivos de lubrificante sensíveis a oxigênio sem ter que realizar uma altera- ção freqüente de lubrificante.

Considera-se particularmente vantajoso se o dispositivo de lubri- ficação compreender os meios para produzir um aerossol livre de oxigênio sob a forma de um reservatório de lubrificante e um dispositivo de alimenta- 10 ção que é disposto no reservatório de lubrificante e serve para introduzir o fluido carreador no lubrificante. O dispositivo de alimentação pode consistir, por exemplo, em um dispositivo borbulhante de gás que possibilita a produ- ção de bolhas de gás que fluem através do lubrificante e que durante esse processo produz um aerossol e/ou um vapor de lubrificante. As bolhas de 15 gás podem ser produzidas, por exemplo, por um filtro (membrana ou mistu- ra), em que o tamanho da bolha de gás é influenciado pelo respectivo tama- nho do poro. A introdução do fluido carreador e, portanto, a produção do ae- rossol pode ocorrer de maneira contínua ou intermitente, por exemplo, nos intervalos de lubrificação.

As passagens de gás ficam tipicamente, por exemplo, na faixa

de 1 litro e 20 metros cúbicos padrão por segundo.

No contexto da presente invenção, um "aerossol" se refere a qualquer sistema, no qual um lubrificante líquido está presente em um fluido carreador gasoso, por exemplo, sob a forma de gotículas. O respectivo ta- manho da gotícula pode variar de maneira significativa nesse caso e ficar na faixa entre 0,5 nm e vários 10 μηι.

Uma disposição de lubrificação correspondente compreende um dispositivo a ser lubrificado com pelo menos dois parceiros de atrito e um dispositivo de lubrificação do tipo descrito acima. O dispositivo de Iubrifica- 30 ção é fornecido com os meios para fornecer o aerossol ao dispositivo a ser lubrificado nesse caso. O dispositivo a ser lubrificado e o dispositivo de lubri- ficação são conectados de maneira vantajosa um ao outro por um canal de compressão de gás. Devido ao acoplamento do dispositivo de lubrificação ao dispositivo a ser lubrificado, um sistema fechado é criado, tal que a admis- são de oxigênio na disposição de lubrificação possa ser evitada.

Uma disposição de lubrificação correspondente compreende de 5 maneira vantajosa um dispositivo a ser lubrificado que é desenvolvido para o fluxo do aerossol livre de oxigênio. Dessa maneira, uma atmosfera de lubrifi- cação ou um aerossol livre de oxigênio pode ser gerado novamente de ma- neira contínua ou intermitente no dispositivo a ser lubrificado, tal que a pro- teção particularmente eficaz seja alcançada.

Com esse propósito, o dispositivo a ser lubrificado apresenta, de

maneira vantajosa, as aberturas de saída para o lubrificante líquido, o aeros- sol e/ou o gás. Um dispositivo de separação para o lubrificante líquido e as aberturas de saída correspondentes podem ser vantajosas para remover o lubrificante separado do aerossol, por exemplo, devido à condensação, do 15 dispositivo a ser lubrificado. O lubrificante líquido removido por ser submeti- do, por exemplo, a um processo de limpeza (por exemplo, por meio de filtra- gem ou um processamento químico) e/ou mais uma vez fornecido a um dis- positivo de lubrificação. O gás que não contém mais quaisquer componentes de lubrificação pode ser removido do sistema da mesma maneira. Também 20 seria possível para o aerossol fluir de maneira contínua através do dispositi- vo a ser lubrificado e tratar ainda o aerossol em um dispositivo separado. Por exemplo, o lubrificante líquido pode ser separado em um dispositivo se- parado e mais uma vez fornecido a um dispositivo de lubrificação da inven- ção, conforme descrito acima.

Também pode ser vantajoso fornecer uma disposição de lubrifi-

cação que compreende um dispositivo de aquecimento para o fluido carrea- dor, para o lubrificante e/ou para o aerossol. Sabe-se, em geral, que deter- minados gases aquecidos como, por exemplo, acetileno ou monóxido de carbono, influenciam de maneira positiva as propriedades tribológicas de um 30 sistema a ser lubrificado. Portanto, seria possível fornecer um fluxo de gás aquecido de maneira correspondente por meio de um aquecedor de gás. Os dispositivos de aquecimento correspondentes garantem que os parâmetros do lubrificante e/ou do aerossol como, por exemplo, a sua densidade, a sua viscosidade e/ou a sua capacidade de compressão possam ser controlados particularmente bem.

Em uma temperatura elevada no dispositivo de lubrificação, se- 5 ria possível, se aplicável, disponibilizar uma quantidade maior de lubrificante no aerossol. Se o aerossol aquecido for introduzido em uma engrenagem (resfriada), as partículas de aerossol líquido são depositadas nos respectivos componentes devido à condensação, tal que uma lubrificação muito boa e intencional possa ser alcançada.

Nesse caso, o aquecimento pode ocorrer no dispositivo de lubri-

ficação, bem como no dispositivo a ser lubrificado, em que um fluxo de gás, um lubrificante e/ou o aerossol obtido pode ser aquecido de maneira seleti- va.

Um método de lubrificação da invenção compreende a produção de um aerossol livre de oxigênio mediante a utilização do dispositivo de lubri- ficação descrito acima.

Em um método correspondente, os gases inertes, como o argô- nio ou o nitrogênio, bem como os gases como o dióxido de carbono, o mo- nóxido de carbono e/ou o acetileno que são conhecidos por influenciar de 20 maneira positiva as propriedades tribológicas de um sistema a ser lubrificado podem ser usados de maneira vantajosa como o fluido carreador. As mistu- ras de gás correspondentes também podem ser utilizadas.

O lubrificante usado consiste, de preferência, em um lubrificante que tem como base o óleo mineral, particularmente um óleo mineral com 25 aditivos poliméricos e/ou aditivos. Conforme já mencionado acima, a prote- ção aperfeiçoada do lubrificante alcançada com as medidas da invenção também possibilita a utilização de aditivos poliméricos que não poderiam ser usados nos sistemas de lubrificação convencionais até então, devido ao fato de que eles foram submetidos ao efeito danoso de oxidação do oxigênio. No 30 entanto, a utilização da invenção também possibilita, em particular, a elimi- nação de determinados aditivos como, por exemplo, os antioxidantes, tal que as vantagens de custo significativo podem ser realizadas. Conforme mencionado acima, uma determinada viscosidade, densidade e/ou capacidade de compressão do lubrificante e/ou do aerossol podem ser ajustados em um método correspondente. Isso pode ser realiza- do, por exemplo, com uma composição de gás e temperatura de gás ade- 5 quadas e/ou uma velocidade de fluxo adequada ou com as pressões corres- pondentes ajustadas.

O método da invenção pode ser utilizado no número de disposi- tivos a serem Iubrificados como, por exemplo, as turbinas de usinas de e- nergia eólicas, partes do motor, mancais, válvulas e unidades de acionamen- to de válvula, bem como ferramentas de corte.

Outras vantagens e modalidades da invenção resultam da des- crição e do desenho anexo.

Não precisa ser dito que as características descritas acima e a- baixo não podem ser usadas apenas na combinação descrita respectiva- mente, mas também em outras combinações ou de maneira individual sem se desviar do escopo da presente invenção.

Uma modalidade exemplificadora da invenção é ilustrada de maneira esquemática no desenho e descrita em mais detalhes abaixo com referência ao desenho.

Descrição da Figura

A figura 1 mostra uma disposição de lubrificação de acordo com uma modalidade particularmente preferencial da invenção.

Uma disposição de lubrificação de acordo com uma modalidade particularmente preferencial da invenção é ilustrada na figura 1 e, no geral, 25 identificada pelo número de referência 100. A disposição de lubrificação 100 compreende um dispositivo de lubrificação 10 e um dispositivo 20 a ser lubri- ficado. O dispositivo de lubrificação 10 apresenta os meios 11 para produzir um aerossol de lubrificante livre de oxigênio com um reservatório 13 para o lubrificante líquido e um dispositivo de alimentação 14 que é disposto no re- 30 servatório 13 e serve para introduzir o fluido carreador no lubrificante. O dis- positivo de alimentação 14 compreende uma linha de abastecimento 15 para o fluido carreador (gás) e na sua outra extremidade, de preferência, uma membrana e/ou uma mistura, por meio da qual as bolhas de gás podem ser produzidas no lubrificante.

Os meios 12 são fornecidos para a transferência do aerossol produzido por meio do borbulhamento no dispositivo de lubrificação em um dispositivo 20 a ser lubrificado.

O dispositivo 20 a ser lubrificado compreende pelo menos dois parceiros de atrito 21, 22 que são simbolizados sob a forma de rodas denta- das e acionados por motores M1 e M2. Os parceiros de atrito 21, 22 são a- comodados em um compartimento 23, que é pelo menos parcialmente com- 10 primido por gás e realizado tal que um aerossol de de fluxo que entra esteja presente no compartimento 23 em uma quantidade controlada e/ou esse aerossol pode fluir através do compartimento com uma velocidade controla- da. No seu lado de fundo, o compartimento 23 pode ser fornecido com as aberturas de saída 24 para o lubrificante líquido de modo a garantir a remo- 15 ção do lubrificante 26 condensado fora do aerossol. As aberturas de saída

25 para o aerossol e/ou o gás podem ser fornecidas em uma localização diferente, por exemplo, no lado de cobertura do compartimento 23.

O dispositivo 20 a ser lubrificado também pode ser realizado de maneira seletiva para a lubrificação em imersão em óleo, em que um tubo lubrificante pode ser pelo menos parcialmente formado ou fornecido pelo Iubrificando 26 a ser condensado para fora do aerossol.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

10 Dispositivo de lubrificação 11 Meios para produzir o aerossol 12 Meios de transferência 13 Reservatório 14 Dispositivo de alimentação 15 Linha de abastecimento 20 Dispositivo 21 Parceiro de atrito 22 Parceiro de atrito 23 Compartimento 24 Abertura de saída Abertura de saída

26 Lubrificante

10O Disposição de lubrificante

Claims

1. Dispositivo de lubrificação (10) para um dispositivo (20) a ser lubrificado com pelo menos dois parceiros de atrito (21, 22), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de lubrificação (10) compreende o meio (11) para produzir um aerossol livre de oxigênio de um lubrificante líquido e um fluido carreador, bem como o meio (12) para fornecer o aerossol ao disposi- tivo (20) a ser lubrificado que pode ser acoplado ao dispositivo (20) a ser lubrificado.

2. Dispositivo (10), de acordo com a reivindicação 1, em que os meios para produzir um aerossol livre de oxigênio compreendem um reser- vatório de lubrificante (13) para o lubrificante líquido e um dispositivo de ali- mentação (14) para introduzir um fluido carreador no lubrificante que é dis- posto no reservatório de lubrificante (13).

3. Disposição (100) com um dispositivo (20) a ser lubrificado com pelo menos dois parceiros de atrito (21, 22) e um dispositivo de lubrifi- cação (10), como definido em uma das reivindicações 1 ou 2, que é acopla- do ao dispositivo (20) a ser lubrificado.

4. Disposição (100), de acordo com a reivindicação 3, em que o dispositivo (20) a ser lubrificado é desenvolvido para o fluxo de um aerossol livre de oxigênio.

5. Disposição (100), de acordo com a reivindicação 4, em que o dispositivo (20) a ser lubrificado compreende as aberturas de saída para o lubrificante líquido, aerossol e/ou gás.

6. Disposição (100), de acordo com uma das reivindicações 3 a 5, que compreende um dispositivo de aquecimento para o fluido carreador, o lubrificante e/ou o aerossol.

7. Método para lubrificação de um dispositivo (20) com pelo me- nos dois parceiros de atrito (21, 22), em que o aerossol livre de oxigênio de um lubrificante líquido é produzido em um fluido carreador por meio de um dispositivo de lubrificação (10), como definido em uma das reivindicações 1 e 2, e fornecido ao dispositivo (20).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, em que o argônio, o nitrogênio, o dióxido de carbono, o monóxido de carbono e/ou o acetileno são usados para o fluido carreador.

9. Método, de acordo com uma das reivindicações 7 ou 8, em que um lubrificante com base em óleo mineral, particularmente um óleo mi- neral com os aditivos poliméricos e/ou aditivos, é usado como um lubrificante líquido.

10. Método, de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, em que a temperatura, a viscosidade, a densidade e/ou a capacidade de com- pressão do lubrificante e/ou o aerossol livre de oxigênio são ajustados.