BR102014026410A2

BR102014026410A2 - disposição de mancal para aplicação de maquinário de fluido

Info

Publication number: BR102014026410A2
Application number: BR102014026410A
Authority: BR
Inventors: Hans Wendeberg; Jonas Kullin; Juergen Reichert
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-10-04
Also published as: US20190113073A1; CN104632880B; EP2871376B1; EP2871376B2; CN104632880A; JP2015090218A; US20150125104A1; EP2871376A1; KR20150053229A; US10859113B2

Abstract

disposição de mancal para aplicação de maquinário de fluido. trata-se de uma disposição de mancai (1) para uma aplicação de maquinário de fluido (100) que tem uma posição de mancai de localização axial (10) e uma posição de mancai de não localização axial (12), sendo que a posição de mancai de localização axial (1 o)· compreende: um primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) disposto próximo a um segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) para localizar um eixo (2) contra o movimento em uma direção axial (a); o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) que tem um primeiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes (15) disposto em uma primeira linha (22) e interposto entre uma primeira pista interna curva (20a) e uma primeira pista externa curva (21a), em que cada rolete (15) é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva (15a) que é engatável à primeira pista interna curva (20a) e à primeira pista externa curva (21a) e em que cada rolete (15) do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) é inclinada em relação à direção axial do eixo (2) por um primeiro ângulo de contato (a 2); através do qual os roletes (15) são dispostos para cooperar com a primeira pista interna curva (20a) e a primeira pista externa curva (21 a) para sustentar uma força axial (f 1) e uma força radial (f 2); o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) que tem um segundo conjunto de elementos de rolamento formados por roletes (35) disposto em uma segunda linha (32) e interposto entre uma segunda pista interna curva (40a) e uma segunda pista externa curva (41 a), em que cada rolete (35) é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva (35a) que é engatável à segunda pista interna curva (40a) e à segunda pista externa curva (41 a) e em que cada rolete (35) do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) é inclinado em relação à direção axial do eixo (2) por um segundo ângulo de contato (a1); através do qual os roletes (35) são dispostos para cooperar com a segunda pista interna curva (40a) e a segunda pista externa curva (41 a) para sustentar a força axial (f1) e a força radial (f2); em que a posição de mancai de não localização axial (12) é disposta separada da posição de mancai de localização axial (10), conforme visto na direção axial (a). a presente invenção também se refere a uma aplicação de maquinário de fluido (100), tal como uma disposição de turbina eólica, disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão, que compreende uma disposição de mancai (1).

Description

“DISPOSIÇÃO DE MANCAL PARA APLICAÇÃO DE MAQUINÁRIO DE FLUIDO” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a uma disposição de mancai para uma aplicação de maquinário de fluido, tal como uma disposição de turbina eólica, uma disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão. Mais especificamente, a disposição de mancai inclui uma posição de mancai de localização axial e uma posição de mancai de não localização axial que podem sustentar cargas axiais e que restringem o movimento axial de um eixo, tal como um eixo de rotor da aplicação de maquinário de fluido.

[0002] Além disso, a presente invenção pertence a uma aplicação de maquinário de fluido, tal como uma disposição de turt)ina eólica, uma disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão que compreende uma disposição de mancai que tem uma posição de mancai de localização axial e uma posição de mancai de não localização axial.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0003] No campo da aplicação de maquinário de fluidos, há uma demanda crescente para melhorar a robustez e a operação dos componentes que formam o sistema de maquinário de fluido. No presente contexto, o termo “aplicação de maquinário de fluido” refere-se a qualquer disposição que possa extrair energia de uma corrente de fluido que se move continuamente (líquido ou gás). Já que a aplicação de maquinário de fluido transfere a energia do fluido para um rotor e é dotada tipicamente de um componente rotativo através do qual o fluido passa, a aplicação de maquinário de fluido deve poder sustentar uma força radial e uma força axial grande considerável, conforme visto na direção do eixo de rotor da aplicação de maquinário de fluido. A energia das correntes de fluido é convertida em energia mecânica de um eixo rotativa por uma ou diversas turbinas. Nesse tipo de aplicações, o componente rotativo refere-se tipicamente ao rotor, que é dotado de um conjunto de aletas ou pás.

[0004] Um exemplo de uma aplicação de maquinário de fluido é uma disposição de turbina eólica. Outros exemplos de aplicações de maquinário de fluido são disposições de turbina hidráulica e disposições de turbina de propulsão. Dependendo do propósito da aplicação de maquinário de fluido, o fluido de trabalho pode ser ou líquido ou gás, [0005] A fim de sustentar o movimento rotacional do rotor, esse tipo de disposições é tipicamente dotado de um ou diversos mancais. Devido às dimensões e peso grandes das turbinas eólicas, as capacidades de mancai de carga e desempenho do(s) mancal(is) que sustenta(m) o eixo de rotor e as pás de turbina eólica são de alta importância. Como uma consequência, o mancai deve ser alinhado e posicionado de uma maneira correta a fim de evitar o desgaste desnecessário dos componentes que formam o mancai.

[0006] Tipicamente, para uma turbina eólica do tipo de eixo de rotor horizontal ou quase horizontal, a disposição de mancai deve sustentar tanto as cargas axial quanto a radial, em que as cargas axiais referem-se a cargas axiais transferidas a partir das pás de turbina durante a operação assim como as cargas axiais que surgem a partir do peso do eixo de rotor e disposição de pá de turbina, que é frequentemente montada com um ângulo oblíquo em relação ao plano horizontal a fim de reduzir o risco de colisão entre as pás de turbina e a torre de turbina eólica.

[0007] Além disso, o peso e o tamanho dos componentes assim como a localização da disposição de rotor em estruturas do tipo torre aumentam o custo para a fabricação, montagem e manutenção das turbinas eólicas. Partícularmente, a fixação dos mancais de rolamento de mancai de carga ao eixo de rotor e a estruturas de suporte é enfadonha e custosa, envolvendo tipicamente técnicas de aquecimento dos membros, tal como o anel interno de um mancai de rolamento a ser montado, a fim de fornecer a fixação e o pré-tensíonamento adequados, enquanto mantém um alto nível de precisão para garantir um alinhamento e orientação corretos do mancai de rolamento em relação ao eixo e/ou estrutura de suporte. Como um resultado, o processo de montagem é complicado e demorado e exige frequentemente equipamento auxiliar para aquecimento e medições de controle de alinhamento. Também, nas soluções conhecidas até agora, a desmontagem dos mancais de rolamento de mancai de carga do eixo de rotor ou das estruturas de suporte é enfadonha e demorada. Em outras palavras, a montagem e desmontagem da disposição de rotor e do manca! exigem tipicamente engenharia de aplicação avançada, enquanto propõem exigências de alta qualidade nas partes circundantes do sistema.

[0008] Além disso, a fim de garantir que o mancai pode ser operado sob condições extremas sem manutenção extensiva, partes relevantes do mancai, tais como as pistas, podem ter que passar por um processo de tratamento de calor, tal como, por exemplo, um processo de endurecimento a fim de resistir a estresses de contato altos e danos por fadiga.

[0009] Um exemplo de um mancai usado comumente em aplicações de maquinário de fluido, tais como disposições de turbinas eólicas, é um mancai de rolete esférico. Um mancai de rolete esférico é dotado de uma geometria esférica que permite o autoalinhamento do eixo durante a operação (isto é, mediante a rotação do eixo). Pelo autoalinhamento, o alinhamento angular do eixo geométrico rotacional do eixo rotativa pode mudar em relação ao mancai de modo que um movimento angular do eixo em relação ao alojamento seja permitido. Durante a operação da disposição de eixo de rotor, o movimento axial do eixo rotativa deve ser adicíonalmente restringido pelo mancai de rolete a fim de fornecer uma operação suave e reduzir o desgaste e danos ao equipamento conectado e/ou circundante, tal como uma caixa de engrenagens, etc. Qualquer jogo axial excessivo pode reduzir consideravelmente o tempo de vida da disposição de aplicação.

[0010] Além disso, a fim de fornecer uma função de localização axial apropriada e durável do mancai de rolete esférico, o tamanho e a dimensão radial da geometria do mancai de rolete esférico podem ser aumentados. Aumentando-se o tamanho e a dimensão radial, os ângulos de contato entre os roletes e a pista em relação ao eixo geométrico do eixo rotativa são aumentados.

[0011] Acredita-se que condições e exigências similares sejam aplicáveis não somente a disposições de turbina eólica, mas também a disposições de turbina hidráulica e disposições de turbina de propulsão.

[0012] Consequentemente, as soluções de mancai conhecidas até agora para aplicações de maquinário de fluido envolvendo um mancai de rolete de localização axial são consideradas como sofrendo de superdimensionamento em relação, por exemplo, à capacidade de mancai de carga radial. Similarmente, muitos desses mancais são não compactos incluindo projetos de mancai grande a fim de fornecer uma capacidade de mancai de carga axial suficiente. Dessa maneira, esse tipo de mancai é considerado como ocupando espaço valioso na disposição de maquinário de fluido. Ademais, mancais grandes são mais custosos de produzir devido aos custos altos de material, enquanto que a massa de mancai alta pode ter um impacto negativo na eficácia operacional, por exemplo, aumentando a inércia rotativa da disposição.

[0013] Permanece, portanto, uma necessidade de uma disposição de mancai simples que exige menos exigências de precisão das partes circundantes e esforços de engenharia de aplicação reduzidos, enquanto mantém uma capacidade alta de resistir às cargas radial e axial do eixo de rotor da aplicação de maquinário de fluido. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] Em vista do mencionado acima e outras desvantagens da técnica anterior, um objetivo geral da presente invenção é fornecer uma disposição de mancai melhorada e robusta para uma aplicação de maquinário de fluido e uma aplicação de maquinário de fluido que inclui tal disposição de mancai. A disposição de mancai permite a montagem/desmontagem melhorada da disposição de mancai em relação a um eixo de rotor e/ou estrutura de suporte que sustenta o eixo de rotor.

[0015] Esses e outros objetivos são cumpridos pela matéria fornecida nas reivindicações independentes. As modalidades preferenciais da invenção são apresentadas nas reivindicações dependentes.

[0016] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma disposição de mancai para uma aplicação de maquinário de fluido que tem uma posição de mancai de localização axial e uma posição de mancai de não localização axial. A posição de mancai de localização axial compreende um primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular disposto próximo a um segundo mancai de contato de autoalinhamento angular para localizar um eixo contra o movimento em uma direção axial A. O primeiro manca! de contato de autoalinhamento angular tem um primeiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes disposto em uma primeira linha e interposto entre uma primeira pista interna curva e uma primeira pista externa curva, em que cada rolete é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva que é engatável à primeira pista interna curva e à primeira pista externa curva. Além disso, cada rolete do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular é inclinado em relação à direção axial do eixo por um primeiro ângulo de contato 02 Assim, os roletes são dispostos para cooperar com a primeira pista interna curva e a primeira pista externa curva para sustentar uma força axial Fi e uma força radial F2. Analogamente, o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular tem um segundo conjunto de elementos de rolamento formados por roletes disposto em uma segunda linha e interposta entre uma segunda pista interna curva e uma segunda pista externa curva, em que cada rolete é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva que engatável à segunda pista interna curva e à segunda pista externa curva. Além disso, cada rolete do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular é inclinado em relação à direção axial do eixo por um segundo ângulo de contato ai. Assim, os roletes do segundo conjunto de elementos de rolamento são dispostos para cooperar com a segunda pista interna curva e a segunda pista externa curva para sustentar a força axial Fi e a força radial F2. Adicionalmente, cada rolete do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular é inclinado em relação a cada rolete do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular de modo que um primeiro centro de pressão do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular seja deslocado de um segundo centro de pressão do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular. A posição de mancai de não localização axial é disposta separada da posição de mancai de localização axial, conforme visto na direção axial A.

[0017] Conforme discutido abaixo, uma função da presente invenção é que a disposição de mancai da presente invenção pode acomoda desalinhamentos internos locais, tal como torcimento dos anéis, o que, por sua vez, garante que não haverá quaisquer estresses de contato de borda excessivos.

[0018] Pelo princípio da presente invenção, torna-se possível fornecer uma aplicação de maquinário de fluido melhor e mais compacta, por exemplo, uma disposição de turbina eólica, uma disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão. A aplicação de maquinário de fluido é compacta no sentido de que a função de mancai pode ser disposta dentro e entregue como uma única solução de sistema de disposição de mancai. Dispondo-se a disposição de mancai de acordo com a presente invenção em uma aplicação de maquinário de fluido, por exemplo, uma disposição de eixo de rotor de turbina eólica, é fornecida uma solução técnica compacta e melhorada para sustentar de modo eficaz as forças radiais e as forças axiais do eixo. Isso é particularmente realizado pela disposição em que a posição de mancai de não localização axial é disposta separada da posição de mancai de localização axial, conforme visto na direção axial A e pela configuração específica do mancai de não localização axial e mancal(is) de localização axial. Devido a isso, a disposição de mancai inclui dois módulos de mancai (isto é, a posição de mancai de não localização axial e a posição de mancai de localização axial), a presente invenção é um sistema de suspensão de dois pontos, isto é, o mesmo está sustentando a disposição de eixo de rotor de turbina eólica em um primeiro ponto de suporte separado de um segundo ponto de suporte.

[0019] Em outra modalidade, a disposição de mancai é um sistema de suspensão de três pontos (3 pontos). Por exemplo, a posição de mancai de não localização pode ser uma caixa de engrenagens de não localização (por exemplo, uma caixa de engrenagens em uma turbina eólica), assim, a caixa de engrenagens apresenta uma função de não localização, isto é, a caixa de engrenagens é móvel em uma direção axial do eixo e é, assim, designada a não acomodar quaisquer forças axiais, mas somente forças radiais. A caixa de engrenagens pode, por exemplo, ser uma caixa de engrenagens planetária sustentada por mancais, tais como mancais de rolete afunilado, mancais de rolete cilíndrico ou qualquer outro mancai adequado reconhecido pelo versado na técnica.

[0020] Adicionalmente, pela provisão de que cada rolete do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e cada rolete do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular são inclinados em relação á direção axíal e que o primeiro centro de pressão do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular é deslocado do segundo centro de pressão do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular, torna-se possível manter o tamanho da disposição de mancai a um mínimo sem comprometer a função da disposição de mancai e/ou da aplicação de maquinário de fluido. Isso é realizado fornecendo mancais de localização axial que têm ângulos de contato oblíquos acentuados, isto é, ângulos de contato Inclinados do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular.

[0021] Consequentemente, a disposição de mancai é disposta tipicamente para sustentar um eixo da aplicação de maquinário de fluido em dois pontos de sustentação separados e diferentes do eixo de rotor.

[0022] Além disso, inclinando-se os ângulos de contato dos mancais de localização axial, a disposição de mancai pode manter a capacidade de mancai de carga axial enquanto que a largura axial e a extensão radial dos mancais de localização axial podem ser diminuídas. Dessa maneira, torna-se possível reduzir o peso do peso de nacela da aplicação de maquinário de fluido montada, por exemplo, uma disposição de turbina eólica montada.

[0023] Por exemplo, pela provisão de ambos os mancais de contato angular que têm um ângulo de contato inclinado, respectivamente, a direção normal da pista externa ou a superfície de contato de rolete inteira da pista externa é angulada em relação à direção axial do eixo de rotor.

[0024] Nota-se adicionalmente que um mancai de contato de autoalinhamento angular de acordo com qualquer uma das configurações descritas do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e segundo mancai de contato de autoalinhamento angular pode ser denotado algumas vezes como um mancai SAT (toro de autoalinhamento).

[0025] Pela configuração da posição de mancai de localização axial, incluindo o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular, são fornecidos dois mancais de autoalinhamento com centros de pressão diferentes que resultam em uma disposição que pode acomodar desalinhamentos locais internos, tal como torcimento de anéis de mancai. Em outras palavras, unindo-se dois mancais de contato de autoalinhamento angular, a disposição pode acomodar desalinhamentos internos locais.

[0026] Entretanto, deve ser notado que a posição de mancai de localização axial não é em si considerada um autoalinhamento em relação ao eixo (eixo de rotor).

[0027] Devido às características de um mancai de contato de autoalinhamento angular, a folga é menor em comparação a, por exemplo, um SRB (mancai de rolete esférico), levando a uma disposição mais dura axialmente.

[0028] Consequentemente, pela configuração da disposição de mancai, torna-se possível localizar um eixo de rotor de uma aplicação de maquinário de fluido contra o movimento na direção axial A. Particulamnente, a disposição de mancai pode sustentar tanto a força axial Fi quanto a força radial F2, Dessa maneira, a disposição de mancai permite localizar ambas as posições axial e radial do eixo de rotor.

[0029] Consequentemente, a disposição de mancai é configurada para acomodar o desalinhamento local entre o eixo de rotor e o alojamento sem aumentar o atrito ou reduzir a vida de serviço da disposição de mancai.

[0030] Pela configuração da posição de mancai de não localização axial na disposição de mancai, torna-se possível sustentar adicionalmente a força radial F2. Deve ser notado que a configuração do(s) mancal(is) de não localização axial na posição de mancai de não localização axial pode sustentar a força axial Fi.

[0031] Adicionalmente, devido à configuração da disposição de mancai, a mesma é particularmente adequada para sustentar um movimento rotacional (isto é, um torque rotacional) da aplicação de maquinário de fluido. Consequentemente, a disposição de mancai é configurada para acomodar o desalinhamento local entre o eixo de rotor e o alojamento sem aumentar significativamente o atrito ou reduzir a vida de serviço da disposição de mancai.

[0032] Adicionalmente, pela configuração da disposição de mancai, o peso da disposição de eixo de rotor pode ser adicionalmente reduzido já que a dureza e, assim, o peso do eixo podem ser reduzidos. Isso é alcançado pela posição de mancai de localização axial, devido a isso, deflexões de curvatura do eixo de rotor que originam o desalinhamento angular no ponto de suporte podem ser compensadas, pelo menos em um nível microscópico. Também, as deflexões de curvatura da moldura de nacela podem ser localmente compensadas pela posição de mancai de localização axial.

[0033] Pelo termo “autoalinhamento” entende-se que o deslocamento angular (desalinhamento) entre um anel externo e um anel interno de um mancai de contato de autoalinhamento angular pode ser acomodado sem causar efeitos negativos críticos no desempenho do mancai de contato de autoalinhamento angular. Portanto, o termo “autoalinhamento” significa que o anel interno e o anel externo podem ser deslocados angularmente em relação ao eixo geométrico de rotação do mancai de contato de autoalinhamento angular. A função de autoalinhamento de cada um dos mancais de contato de autoalinhamento angular é fornecida tendo superfícies de contato curvas entre os roletes e as pistas interna e externa, o que permite a compensação do desalinhamento angular do eixo de rotor em relação à pista de alojamento da aplicação de maquinário de fluido.

[0034] Entretanto, deve ser prontamente apreciado que a configuração de dois mancais de contato de autoalinhamento angular não fornece um mancai de autoalinhamento comum, mas, ao invés disso, a possibilidade de acomodar desalinhamentos locais ou internos do mancai. Portanto, as exigências de alinhamento da estrutura de alojamento da disposição de mancai ao ser montada e fixada em relação à moldura de nacela podem ser consideráveis reduzidas. Por exemplo, as exigências de alinhamento reduzidas permitem a montagem, desmontagem e substituição simplificadas de componentes individuais da disposição de eixo de rotor.

[0035] A função de autoalinhamento (do mancai de contato angular) permite adicionalmente algum desalinhamento do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e/ou do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular, pelo menos em um nível microscópico, se o eixo de rotor for submetida à curvatura, conforme explicado em mais detalhes doravante.

[0036] A função do desalinhamento de cada mancai de contato angular é fornecida pela configuração dos elementos de rolamento, isto é, os perfis perfilados curvos e suas pistas perfiladas curvas. Se o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular for dotado de um primeiro anel interno, um primeiro anel externo e um primeiro conjunto de elementos de rolamento, a função do desalinhamento é fornecida pela configuração do primeiro conjunto de elementos de rolamento perfilados curvos e suas pistas perfiladas curvas correspondentes. Analogamente, se o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular for dotado de um segundo anel interno, um segundo anel externo e um segundo conjunto de elementos de rolamento, a função do desalinhamento é fornecida pela configuração do segundo conjunto de elementos de rolamento perfilados curvos e suas pistas perfiladas curvas correspondentes.

[0037] A capacidade de autoalinhamento da posição de mancai de localização axial permite adicionalmente que as exigências de alinhamento em relação à posição de mancai de não localização axial e à estrutura de alojamento associada possível que sustenta o eixo de rotor em um ponto de suporte diferente ao longo do eixo de rotor podem ser reduzidas, o que melhora a eficácia de tempo e custo do processo de fabricação. Portanto, as exigências de alinhamento da disposição de mancai inteira ao ser montada e fixada em relação a uma moldura de nacela podem ser consideráveis reduzidas. Por exemplo, as exigências de alinhamento reduzidas permitem a montagem, desmontagem e substituição simplificadas de componentes individuais da disposição de eixo de rotor.

[0038] Pela provisão de que o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular está sendo disposto próximo ao segundo mancai de contato de autoalinhamento angular, os mesmos podem ser localizados em um alojamento de mancai separado que pode cooperar para localizar axialmente o eixo de rotor em relação a uma estrutura de alojamento comum da aplicação de maquinário de fluido. Nesse contexto da presente invenção, o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular é disposto tipicamente em contato direto com o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular. Alternativamente, o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular pode estar indiretamente em contato com o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular.

[0039] Tendo um mancai de localização axial em uma posição de localização e o mancai de não localização axial na posição de não localização, a disposição de mancai pode acomodar o desalinhamento local assim como o movimento axial do eixo de rotor virtualmente sem atrito. Como tal, ambos os mancais podem ser designados com um encaixe apertado sobre o eixo de rotor.

[0040] Conforme mencionado acima, cada um dentre o primeiro e o segundo mancais de contato de autoalinhamento angular é dotado de roletes conformados cilindricamente simétricos. Nesse contexto da presente invenção, o termo “simétrico” significa que cada rolete no conjunto dos elementos de rolamento do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e/ou do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular tem um formato simétrico, em que as extremidades axiais do rolete são iguais ou simétricas uma à outra, isto é, tendo dimensões similares, tais como dimensões radiais similares. Em mais detalhes, cada rolete pode compreender um primeiro eixo geométrico de simetria que coincide com o eixo geométrico rotacional do rolete e um segundo eixo geométrico de simetria que é ortogonal ao primeiro eixo geométrico de simetria. Em outras palavras, cada rolete pode ter um formato que tem pelo menos dois eixos geométricos ortogonais de simetria separados.

[0041] Os roletes conformados cilindricamente simétricos e as pistas correspondentes do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular permitem a operação confiável assim como fabricação eficaz de custo e tempo. Ademais, os roletes conformados cilindricamente simétricos são mantidos em um alinhamento confiável funcional em relação às pistas interna e externa na direção axial durante a operação devido ao formato curvo adaptado dos roletes e pistas. Portanto, pode não haver qualquer necessidade de flanges guia ou projeções guia de qualquer uma dentre as pistas interna e externa a fim de garantir que os roletes sejam mantidos em uma posição interposta correta entre os anéis interno e externo.

[0042] A ausência de um flange guia ou anel guia é outro recurso distintivo da presente invenção em vista de um mancai de rolete esférico convencional. Essa diferença nos recursos entre a presente invenção e um mancai de rolete esférico convencional pode ser expressa positivamente em que o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular é livre de um flange guia. Analogamente, o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular é livre de um flange guia. Já que nem o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular nem o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular exigem um flange guia, o projeto da disposição de mancai é simplificado adicionalmente em comparação às soluções de mancai convencionais, o que contribui para a redução dos custos de fabricação da presente invenção. A disposição de mancai pode ser produzida sem um flange guia já que as cargas axiais são completamente carregadas pela interação das pistas interna e externa curvas e as superfícies de contato curvas dos roletes.

[0043] A geometria dos elementos de rolete e das pistas interna e externa reduz adicionalmente o atrito estático e dinâmico do mancai permitindo um início mais eficaz e a saída de, por exemplo, uma disposição de turbina eólica durante a operação.

[0044] Os roletes conformados cilindricamente simétricos se autoajustam, fornecendo uma distribuição de carga igual ao longo do comprimento de rolete. Isso fornece uma capacidade carregamento de carga muito alto sob todas as combinações de carga.

[0045] O primeiro conjunto de roletes e/ou o segundo conjunto de roletes podem incluir tipicamente uma pluralidade de elementos de rolete. por exemplo, 30 a 60 roletes ou ainda mais do que 100, embora menos roletes adicionais poderiam ser usados dependendo da função, capacidade de carga e/ou tamanho exigidos da unidade de mancai.

[0046] Deve ser prontamente entendido que cada um dentre o primeiro e o segundo mancais de contato de autoalinhamento angular é dotado de uma folga interna que é definida pela distância entre as pistas curvas internas (ou os dois anéis internos). A folga é dividida entre os dois mancais de contato e pode variar de negativa (pré-carga) através de zero a positiva. Tipicamente, os roletes e as pistas são fabricados conforme o padrão com folga interna normal.

[0047] Em resumo, pela presente invenção, é fornecida uma disposição de mancai que tem uma geometria interna otimizada, enquanto confere uma capacidade de carregamento de carga radial e axial máxima para um sistema de suspensão de dois pontos ou um sistema de suspensão de três pontos. A presente invenção é adicionalmente robusta no sentido em que a disposição de mancai é menos sensível ao desalinhamento causado por deflexões de alojamento ou eixo como um resultado de cargas pesadas. Já que a posição de mancai de não localização axial e a posição de mancai de localização axial podem ser fornecidas na forma de uma única solução de sistema de disposição de mancai, a montagem da disposição de mancai pode ser adicionalmente simplificada, permitindo um projeto de máquina de fluido de suspensão de dois pontos mais compacto e eficaz.

[0048] Tipicamente, a posição de mancai de não localização axial pode compreender um terceiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes disposto em uma terceira linha e interposto entre uma terceira pista interna curva de um terceiro anel interno e uma terceira pista externa curva de um terceiro anel externo. Nesse contexto da presente invenção, cada rolete do terceiro conjunto de elementos de rolamento é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma terceira superfície de contato de pista curva que é engatável à terceira pista interna curva e à terceira pista externa curva. Por meio disto, os roletes são dispostos para cooperar com a terceira pista interna curva e com a terceira pista externa curva para sustentar a força radial F2.

[0049] Em outras palavras, o terceiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes é disposto em uma configuração intermediária entre o terceiro anel interno e o terceiro anel externo. Através disso, o terceiro anel externo circunda o terceiro anel interno de modo que o terceiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes seja disposto em uma configuração intermediária entre o terceiro anel interno e o terceiro anel externo.

[0050] Consequentemente, o mancai de não localização axial aqui não é configurado para sustentar a força axial Fi.

[0051] No contexto da presente invenção, o primeiro ângulo de contato 02 e/ou o segundo ângulo de contato oi podem ser definidos como o ângulo entre uma linha reta normal a um eixo geométrico central de um rolete e o eixo geométrico central do eixo de rotor (isto é, uma linha reta paralela ao plano de rotação). A linha reta pode também representar a linha ao longo da qual a carga resultante é transmitida por meio do elemento de rolete de uma pista para outra pista.

[0052] Consequentemente, o primeiro centro de pressão P^ do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular pode ser definido por uma normal da pista ao eixo geométrico central do eixo de rotor. Analogamente, o segundo centro de pressão P2 do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular pode ser definido por uma normal da pista ao eixo geométrico central do eixo de rotor.

[0053] Consequentemente, pela provisão de que o primeiro centro de pressão Pi do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular é deslocado do segundo centro de pressão P2 do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular significa que não há interseção entre a normal à primeira pista do primeiro mancai de contato e a normal à segunda pista do segundo mancai de contato ao longo do eixo geométrico central do eixo de rotor.

[0054] Pela configuração dos centros de pressão deslocados, o mancai pode acomodar os desalinhamentos locais conforme mencionado acima.

[0055] O primeiro ângulo de contato 02 do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e/ou o segundo ângulo de contato Oi do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular podem também ser definidos como o ângulo entre o eixo geométrico rotacional dos roletes simétricos e o eixo geométrico central do eixo de rotor.

[0056] Isto é, o primeiro ângulo de contato 02 entre cada rolete e qualquer uma dentre a primeira pista interna curva e a primeira pista externa curva é inclinado em relação à direção axial do eixo. Analogamente, o segundo ângulo de contato Oi entre cada rolete do segundo conjunto de elementos de rolamento e qualquer uma dentre a segunda pista interna curva e a segunda pista externa curva é inclinado em relação à direção axial do eixo.

[0057] O valor do primeiro ângulo de contato 02 do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular deve ser selecionado apropriadamente. Entretanto, a fim de fornecer um primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular oblíquo ou inclinado, o ângulo não pode ser igual a 0 grau ou 90 graus. Como um exemplo, 0 valor do primeiro ângulo de contato 02 pode estar entre 10 a 60 graus. Ainda preferencialmente, o valor do primeiro ângulo de contato 02 pode estar entre 20 a 50 graus. Ainda preferencialmente, o valor do primeiro ângulo de contato 02 pode estar entre 35 a 45 graus. Em uma modalidade exemplificativa, o valor do primeiro ângulo de contato 02 é aproximadamente 45 graus.

[0058] Analogamente, o valor do segundo ângulo de contato oi do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular deve ser selecionado apropriadamente. Entretanto, a fim de fornecer um segundo mancai de contato de autoalinhamento angular oblíquo ou inclinado, o ângulo não pode ser igual a 0 grau ou 90 graus. Como um exemplo, o valor do segundo ângulo de contato Oi pode estar entre 10 a 60 graus. Ainda preferencialmente, o valor do segundo ângulo de contato 01 pode estar entre 20 a 50 graus. Ainda preferencialmente, o valor do segundo ângulo de contato Oi pode estar entre 35 a 45 graus. Em uma modalidade exemplificativa, o valor do segundo ângulo de contato Oi é aproximadamente 45 graus.

[0059] Adicional ou alternativamente, o valor do primeiro ângulo de contato 02 pode ser distinto do valor do segundo ângulo de contato oi. Dessa maneira, a posição de mancai de localização axial pode ser dotada de linhas assimétricas, isto é, a inclinação da primeira linha do primeiro conjunto de roletes é diferente da inclinação da segunda linha do segundo conjunto de roletes. Uma vantagem com essa configuração é que o tamanho do(s) mancal(is) de localização axial pode ser ajustado para cumprir as demandas de uma determinada disposição de turbina eólica e/ou ser ajustado em relação ao projeto da posição de mancai de não localização axial. Em outras palavras, o tamanho da disposição de mancai pode se manter a um mínimo.

[0060] Em uma modalidade exemplificativa, o valor do primeiro ângulo de contato □2 pode ser igual ao o valor do segundo ângulo de contato oi.

[0061] Alternativamente, o valor do primeiro ângulo de contato θ2 pode ser menor do que o valor do segundo ângulo de contato ai.

[0062] Alternativamente, o valor do primeiro ângulo de contato θ2 pode ser maior do que o valor do segundo ângulo de contato ai.

[0063] Em uma modalidade exemplificativa, a primeira pista interna curva pode ser disposta em um primeiro anel interno do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular. Adicional ou alternativamente, a primeira pista externa curva pode ser disposta em um primeiro anel externo do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular. O anel externo pode circundar o anel interno, através do qual o conjunto de elementos de rolamento formados por roletes é disposto em uma configuração intermediária entre o primeiro anel interno e o primeiro anel externo.

[0064] Analogamente, a segunda pista interna curva pode ser disposta em um segundo anel interno do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular. Adicional ou alternativamente, a segunda pista externa curva pode ser disposta em um segundo anel externo do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular. O segundo anel externo pode circundar o segundo anel interno, através do qual o conjunto de elementos de rolamento formados por roletes é disposto em uma configuração intermediária entre o primeiro anel interno e o primeiro anel externo.

[0065] Qualquer um dentre o primeiro anel interno e o segundo anel interno pode ser fornecido na forma de um anel interno sem flange.

[0066] De acordo com uma modalidade exemplificativa, a primeira e a segunda pistas externas curvas são dispostas em um anel externo comum. De acordo com outra modalidade exemplificativa, a primeira e a segunda pistas internas são dispostas em um anel interno comum.

[0067] De acordo com uma modalidade exemplificativa, os anéis internos dos mancais de localização e não localização são rotativos e os anéis externos são estacionários. Em outra modalidade, os anéis externos dos mancais de localização e não localização são rotativos e os anéis internos são estacionários.

[0068] De acordo com uma modalidade exemplificativa, a pista externa curva do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e a pista externa curva do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular podem estar voltadas afastadas uma da outra, conforme visto na direção axial A. Em outras palavras, o par do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular é montado em uma assim chamada disposição em oposição, também denotada algumas vezes de disposição em O.

[0069] De acordo com uma modalidade exemplificativa, a pista externa curva do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular pode estar voltada para a pista externa curva do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular, conforme visto na direção axial A. Em outras palavras, o par do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular aqui é montado em uma assim chamada disposição face a face, também denotada algumas vezes de disposição em X.

[0070] O primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular podem estar contidos em um alojamento de mancai separado do mancai de não localização axial, conforme visto na direção axial A. Tipicamente, o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular podem estar contidos em um primeiro alojamento de mancai separado, enquanto o mancai de não localização axial está contido em um segundo alojamento de mancai separado, que é separado do primeiro alojamento de mancai. Entretanto, tanto o mancai de não localização axial quanto o(s) mancal(is) de localização axial pode estar contidos e ser entregues em uma estrutura de alojamento não rotativa comum de modo a constituírem uma solução de sistema de disposição de mancai inteira.

[0071] Adicional ou alternativamente, o anel externo da disposição de mancai pode ser dotado de um ou diversos orifícios de lubrificação de modo a facilitar a lubrificação de mancai eficaz.

[0072] Tipicamente, mas não necessariamente, o primeiro conjunto dos roletes pode estar contido em uma gaiola do tipo janela. Adicional ou alternativamente, o segundo conjunto dos roletes pode estar contido em outra gaiola do tipo janela. A gaiola do tipo janela pode ser centralizada no anel interno sem flange por meio de um anel guia oscilante entre as duas linhas de roletes. A gaiola do tipo janela pode ser feita de gaiola de aço ou latão usinado. Gaiolas de aço e latão são fortes assim como tolerantes a altas temperaturas e todos os lubrificantes.

[0073] Adicional ou alternativamente, o mancai de autoalinhamento pode incluir uma vedação de mancai disposta no mancai axialmente fora das pistas e projetada para ligar o espaço entre o anel interno e o anel externo. Além da vedação impedir contaminantes de entrarem nas pistas, a vedação tem adicionalmente a função de reter o lubrificante no espaço disponível entre as pistas e os elementos de rolamento.

[0074] A presente invenção é paiticularmente adequada para a aplicação de maquinário de fluido tal como a disposição de turbina eólica, disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão. Deve ser prontamente apreciado que a direção da carga radial e da carga axial pode variar dependendo de se a aplicação de maquinário de fluido é uma disposição de turbina eólica, disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão. Igualmente, para uma disposição de turbina de propulsão, a direção da carga radial e da carga axial pode variar dependendo de se um motor, que é operativamente conectado ao eixo propulsora, é operado em avanço ou retrocesso. Em qualquer caso e independente da direção das cargas, a disposição de mancai pode sustentar tanto uma força radial quanto uma força axial enquanto a aplicação de maquinário de fluido está em operação.

[0075] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecida uma aplicação de maquinário de fluido, tal como uma disposição de turbina eólica, disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão, que compreende uma disposição de mancai de acordo com qualquer um dos aspectos e/ou modalidades exemplificativas conforme mencionado acima.

[0076] Os efeitos e recursos adicionais desse segundo aspecto da presente invenção são amplamente análogos àqueles descritos acima em relação ao primeiro aspecto da invenção.

[0077] Tipicamente, a aplicação de maquinário de fluido pode compreender adicionalmente um eixo de rotor, em que o mancal(is) de localização axial da disposição de mancai é disposta para sustentar uma força radial F2 e uma força axial Fi do eixo de rotor da aplicação de maquinário de fluido em um primeiro ponto de suporte, enquanto que o mancai de não localização axial é disposto para sustentar a força radial do eixo de rotor em um segundo ponto de suporte.

[0078] Consequentemente, o primeiro ponto de suporte é disposto separado do segundo ponto de suporte ao longo da direção axial A do eixo de rotor. Dessa maneira, o eixo de rotor é sustentada por uma disposição de mancai de suspensão de dois pontos, em que os dois pontos são formados pelo primeiro ponto de suporte e pelo segundo ponto de suporte e pelo(s) mancal(is) de localização axial correspondente(s) e pelo mancai de não localização axial.

[0079] Dessa maneira, o(s) mancal(is) de localização axial pode(m) localizar axialmente o eixo de rotor. Deve ser notado que o mancai de localização, isto é, a disposição do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular, é disposto tipicamente mais afastado da caixa de engrenagens do que o mancai de não localização. Entretanto, é também possível que as posições dos mancais são dispostos de uma maneira oposta, isto é, o(s) mancal(is) de não localização é(são) disposto(s) mais afastado(s) da caixa de engrenagens do que o mancai de localização.

[0080] O eixo de rotor pode ser conectada operativamente a pás de turbina, através das quais o eixo de rotor pode sustentar o movimento rotacional das pás de turbina.

[0081] Em uma modalidade exemplificativa, a disposição de mancai pode estar contida em uma estrutura de alojamento não rotativa da aplicação de maquinário de fluido.

[0082] A posição de mancai de localização axial e a posição de mancai de não localização axial podem ser separadas, por exemplo, por uma distância de 50% ou 75% ou 100% ou 150% do diâmetro externo do eixo de rotor no primeiro ponto de suporte.

[0083] Tipicamente, o mancai de localização pode ser preso em um primeiro alojamento de mancai e no eixo de rotor 2, enquanto que o mancai de não localização axial 12 pode ser projetado para se mover axialmente em seu assentamento em um segundo alojamento de mancai.

[0084] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um uso da disposição de mancai, de acordo com qualquer um dos aspectos e/ou modalidades exemplificativas conforme mencionado acima, em uma aplicação de maquinário de fluido. Nesse contexto da presente invenção, a disposição de mancai é configurada para sustentar as forças radial e axial do eixo na aplicação de maquinário de fluido.

[0085] Os efeitos e recursos desse terceiro aspecto da presente invenção são amplamente análogos àqueles descritos acima em relação ao primeiro e ao segundo aspectos da presente invenção.

[0086] A aplicação de maquinário de fluido pode ser de um tipo horizontal ou quase horizontal. Além de Incluir um eixo de rotor operativamente conectada a um conjunto de pás de turbina, a aplicação de maquinário de fluido pode compreender uma estrutura de suporte não rotativa para sustentar o eixo de rotor. A estrutura de suporte pode ser disposta para ser montada em uma moldura de nacela de turbina. Nesse contexto da presente invenção, a disposição de mancai pode ser disposta para sustentar o eixo de rotor em relação à estrutura de suporte não rotativa em um primeiro ponto de suporte e um segundo ponto de suporte.

[0087] A disposição de eixo de rotor pode compreender adicionalmente uma porção de fixação para prender qualquer um dos anéis internos dos mancais ao eixo de rotor. Como um exemplo, a porção de fixação pode compreender uma superfície de suporte externa radial para uma superfície de suporte interna de qualquer um dentre o primeiro, o segundo e o terceiro anéis internos.

[0088] Adicional ou alternativamente, a superfície de suporte externa radial da porção de fixação pode ser expandida radialmente para fora para prender qualquer um dos anéis internos por um membro de expansão que é conduzido para a porção de fixação. Dessa maneira, torna-se possível fornecer uma montagem melhorada e mais eficaz da disposição de eixo de rotor. Mais especificamente, prendendo-se qualquer um dos anéis internos da disposição de mancai a uma porção de fixação de, por exemplo, um eixo de rotor expandindo-se a porção de fixação radial para fora com um membro de expansão, torna-se possível fornecer um encaixe por pressão ente a porção de fixação e qualquer um dos anéis internos. Através disso, os anéis internos podem ser vantajosamente dispostos na posição e alinhamento corretos em relação à porção de fixação antes da porção de fixação ser expandida. Portanto, a montagem pode ser facilitada consideravelmente através da separação da etapa de posicionamento e alinhamento da etapa de fixação durante o processo de montagem. Como um exemplo, a expansão da porção de fixação na direção radial para fora fornecida pelo membro de expansão está entre 1 e 2.000 mícrons ou entre 5 e 500 mícrons.

[0089] De acordo com uma modalidade exemplificativa, a porção de fixação pode ser formada pelo eixo de rotor. Através disso, os anéis internos da disposição de mancai são fixados de modo seguro ao eixo de rotor que é sustentada por uma estrutura de suporte circundante não rotativa, em que a porção de fixação forma parte do eixo de rotor.

[0090] De acordo com outra modalidade exemplificativa, a porção de fixação pode ser formada pela estrutura de suporte não rotativa. Através disso, os anéis internos da disposição de mancai são fixados de modo seguro à estrutura de suporte, tal como uma estrutura de suporte não rotativa interna radial de um eixo ou eixo de rotor oco circunferencial externo radial, em que a porção de fixação forma parte da estrutura de suporte.

[0091] De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional da presente invenção, a mesma refere-se adicionalmente a uma disposição de turbina eólica que compreende a disposição de eixo de rotor de turbina eólica e uma moldura de nacela (alojamento), em que o eixo de rotor é sustentada por e montada na moldura de nacela por meio da estrutura de alojamento de não suporte.

[0092] Os recursos adicionais e vantagens da presente invenção se tornarão aparentes ao estudar as reivindicações anexas e a descrição a seguir. O versado na técnica pode perceber que diferentes recursos da presente invenção podem ser combinados para criar modalidades diferentes daquelas descritas no seguinte, sem se afastar do escopo da presente invenção. Por exemplo, a descrição acima das vantagens diferentes da presente invenção é descrita primariamente em relação a uma disposição de mancai para uma disposição de rotor de turbina eólica, entretanto, as várias modalidades da invenção são certamente também aplicáveis quando a aplicação de maquinário de fluido é uma disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0093] As modalidades da invenção serão agora descritas a título de exemplo e em referência aos desenhos anexos, em que;

[0094] A Figura 1a é uma vista perspectiva esquemática de uma modalidade exemplificativa de uma aplicação de maquinário de fluido de acordo com a presente invenção, na qual a aplicação de maquinário de fluido é uma disposição de eixo de rotor de turbina eólica;

[0095] A Figura 1b é uma vista em corte transversal esquemática de uma modalidade exemplificativa de uma disposição de mancai para uma aplicação de maquinário de fluido de acordo com a presente invenção, em que a disposição de mancai inclui uma posição de mancai de localização axial e um mancai de não localização axial;

[0096] A Figura 2a é uma vista perspectiva esquemática de uma modalidade exemplificativa de uma aplicação de maquinário de fluido de acordo com a presente invenção, na qual a aplicação de maquinário de fluido é uma disposição de eixo de rotor de turbina eólica e dotada de uma estrutura de suporte não rotativa.

[0097] Deve ser entendido que os desenhos não são verdadeiros à escala e, conforme é prontamente apreciado por um versado na técnica, dimensões diferentes daquelas ilustradas nos desenhos são igualmente possíveis dentro do escopo da invenção. Além disso, deve ser prontamente entendido que alguns detalhes nos desenhos podem ser exagerados em comparação a outros detalhes. Ademais, alguns dos desenhos foram simplificados através da remoção de alguns detalhes relacionados à simetria rotacional da disposição de mancai.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLIFI CATIVAS DA INVENÇÃO

[0098] A presente invenção será agora descrita mais completamente doravante em referência aos desenhos anexos nos quais as modalidades exemplificativas da invenção são mostradas. A invenção pode, entretanto, ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades estabelecidas no presente documento; ao invés disso, essas modalidades são fornecidas para exatidão e totalidade. Numerais de referência similares referem-se a elementos similares por toda a descrição.

[0099] Referindo-se agora às figuras e Figuras 1a e 1b, particularmente, é retratado uma disposição de mancai para uma aplicação de maquinário de fluido de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção.

[00100] Embora a descrição a seguir tenha sido feita em uma disposição de turbina eólica, a presente invenção pode também ser implantada em uma disposição de turbina hidráulica. Adicionalmente, a presente invenção pode também ser implantada em uma disposição de turbina de propulsão. Conforme usado no presente documento, o termo “aplicação de maquinário de fluido” significa, portanto, qualquer disposição que possa extrair energia de uma corrente de fluido continuamente móvel (líquido ou gás) e seja adequada para sustentar uma força radial e uma força axial considerável grande, pelo menos em uma direção do eixo da aplicação de maquinário de fluido.

[00101] A Figura 1a ilustra esquematicamente a disposição de mancai 1 disposta em uma aplicação de maquinário de fluido na forma de uma disposição de turbina eólica 100. Devido à configuração da disposição de mancai, conforme será descrito adicionalmente doravante, a disposição de mancai pode sustentar uma força axial Fi e uma força radia! F2.

[00102] Na Figura 1a, é retratado uma disposição de eixo de rotor de turbina eólica 100 que compreende um eixo de rotor 2 para sustentar um conjunto de pás de turbina eólica 66. O eixo de rotor 2 aqui se estende axialmente ao longo de um eixo geométrico de rotor A. O eixo de rotor 2 é disposta para ser montada rotativamente em uma moldura de nacela disposta no topo de uma estrutura de suporte do tipo torre de uma turbina eólica que tem uma orientação horizontal ou quase horizontal do eixo de rotor. Entretanto, a disposição de eixo de rotor de turbina eólica 100 não é limitada a uma orientação do tipo horizontal, mas pode também ser usada em aplicações de turbinas eólicas que têm uma orientação de eixo de rotor do tipo oblíqua ou vertical. A orientação do eixo de rotor é definida em relação a sua posição operacional montada pretendida em uma moldura de nacela de uma turbina eólica operacional.

[00103] O eixo de rotor 2 aqui é conectada operativamente a um conjunto de pás de turbina eólica 66 por meio de uma disposição de eixo 71, através do qual 0 eixo de rotor pode sustentar o movimento rotacional das pás de turbina 66.

[00104] Conforme ilustrado adicionalmente na Figura 1a e 1b e 2a, o eixo de rotor 2 é sustentada para um alojamento de nacela de turbina eólica 74 por meio da disposição de mancai 1 em um primeiro ponto de suporte 33 e um segundo ponto de suporte 34. A disposição de mancai 1 inclui uma posição de mancai de localização axial 10 e um mancai de não localização axial 12. A posição de mancai de localização axiallO compreende um primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 disposto próximo a um segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 para localizar o eixo 2 contra o movimento em uma direção axial A.

[00105] A posição de mancai de localização axial 10 é disposta para sustentar o eixo de rotor em um primeiro ponto de suporte 33. Dessa maneira, a posição de mancai de localização axial 10 é um mancai de localização que pode localizar axialmente o eixo de rotor 2. Deve ser notado que o mancai de localização position 10 é disposto tipicamente mais afastado da caixa de engrenagens do que o mancai de não localização 12. Entretanto, é também possível que as posições dos mancais sejam dispostas de uma maneira oposta, isto é, o mancai de não localização 12 é disposto mais afastado da caixa de engrenagens do que p mancai de localização position 10.

[00106] Além disso, o mancai de não localização axial 12 é disposto para sustentar, em uma segunda direção axial oposta, o eixo de rotor 2 em um segundo ponto de suporte 34.

[00107] Consequentemente, o primeiro ponto de suporte 33 é disposto separado do segundo ponto de suporte 34 ao longo da direção axial A do eixo de rotor 2. Portanto, a posição de mancai de localização axial 10 é disposto separado do mancai de não localização axial 12.

[00108] Dessa maneira, o eixo de rotor 2 é sustentada por uma disposição de mancai de dois pontos, em que os dois pontos são formados pelo primeiro ponto de suporte 33 e pelo segundo ponto de suporte 34 e pela posição de mancai de localização axial correspondente 10 e pelo mancai de não localização axial 12.

[00109] Pela disposição da disposição de mancai 1 na disposição de eixo de rotor de turbina eólica 100, a disposição de mancai 1 pode localizar axialmente e prender o eixo de rotor em relação à estrutura de alojamento e a moldura de nacela. As configurações da posição de mancai de localização axial 10 e do mancai de não localização axial 12 são explicadas adicionalmente no presente documento abaixo.

[00110] Conforme é ilustrado na Figura 1a, o mancai de não localização axial 12 aqui está contido em um alojamento 9 (o alojamento de mancai de não localização axial). Analogamente, os mancais de localização axial 10 aqui estão contidos em outro alojamento 8 (alojamento de mancai de localização axial). O alojamento de mancai de não localização axial 9 e o alojamento de mancai de localização axial 8 pode ser disposto para ser montado separadamente na moldura de nacela (alojamento de nacela 74), conforme mostrado na Figura 1a.

[00111] Por exemplo, os mancais de localização axial 10 são presos no alojamento 8 e no eixo de rotor 2, enquanto que o mancai de não localização axial 12 pode ser projetada para se mover axialmente em seu assentamento no alojamento 9. Entretanto, nessa modalidade, o mancai de localização axial 12 é um mancai de rolete toroidal, que é preso no alojamento 9. O mancai de rolete toroidal tem a capacidade de desalinhar relativamente seus anéis de mancais assim como deslocar relativamente seus anéis de mancai na direção axial do mancai.

[00112] Embora não estritamente exigido, a disposição de mancai 1 pode ser adicionalmente acomodada em uma estrutura de alojamento não rotativa 30 nos pontos de suporte 33, 34 para sustentar o eixo de rotor 2 em relação à moldura de nacela de turbina eólica 74, conforme é mostrado na Figura 2a. Por exemplo, a estrutura de alojamento 30 pode ou ser parte da estrutura de moldura de nacela ou uma parte separada, mas igualmente uma parte integral da estrutura de moldura de nacela ou alojamento de nacela 74.

[00113] A disposição 100 aqui é disposta no alojamento de turbina eólica 74, que é localizado em um membro de suporte do tipo torre 75.

[00114] A disposição de mancai 1 pode ser disposta de diversos modos diferentes. Portanto, em uma modalidade exemptificativa, conforme ilustrado na Figura 1a, o eixo de rotor 2 aqui é conectada a uma caixa de engrenagens 72 para desviar a velocidade rotacional do eixo de rotor 2 antes de acoplar a rotação do eixo de rotor 2 a um gerador 73.

[00115] Em outra modalidade exemplificativa (embora não mostrado), o eixo de rotor 2 pode ser acoplada diretamente a um gerador sem desviar a velocidade rotacional do eixo de rotor com uma caixa de engrenagens. Nessa modalidade exemplificativa, o gerador pode ser disposto radialmente fora da disposição de mancai 1.

[00116] Embora não mostrado nas Figuras, a disposição de mancai 1 pode ser presa operativamente a uma porção de fixação do eixo de rotor 2 por meio de um membro de expansão para facilitar a montagem da disposição de mancai no eixo de rotor.

[00117] A posição de mancai de localização axial 10 e a posição de mancai de não localização axial 12 podem ser separadas, por exemplo, por uma distância de 50% ou 75% ou 100% ou 150% do diâmetro externo do eixo de rotor no primeiro ponto de suporte 33.

[00118] Opcionalmente, qualquer um dos mancais 10, 12 pode compreender gaiolas ou retentores para os elementos de rolamento.

[00119] Além disso, dependendo do projeto do eixo de rotor de turbina eólica, os mancais separados axialmente, isto é, o mancai de não localização axial 12 e os mancais de localização axial 10 podem ser dispostos para ter substancialmente nenhum jogo axial ou ser dispostos com um jogo axial adequado. Adicionalmente, os dois mancais de contato angular 11, 31 (conforme descritos abaixo) podem ser dispostos com um jogo axial adequado que é dividido em dois mancais de contato e que pode variar de negativo (pré-carga) através de zero para positivo.

[00120] Devido ao movimento rotacional do conjunto de pás de turbina eólica 66, o eixo de rotor é submetida a uma força axial Fi e uma força radial F2, conforme visto na direção axial A do eixo de rotor 2. Dispondo-se a disposição de mancai 1 de acordo com a presente invenção na disposição de eixo de rotor de turbina eólica 100, é fornecida uma solução técnica melhorada e compacta para sustentar eficazmente as forças radiais e as forças axiais do eixo. Isso é particularmente realizado pela disposição em que o mancai de não localização axial 12 é disposto separado da posição de mancai de localização axial 10, conforme visto na direção axial A e na configuração específica do mancai de não localização axial 12 e da posição de mancai de localização axial 10, que será agora descrita adicionalmente. Deve ser notado que o mancai de não localização axial 12 pode somente sustentar a força radial F2, enquanto que a posição de mancai de localização axial 10 pode sustentar tanto a força axial Fi quanto a força radial F2.

[00121] Em referência particular à Figura 1b, a disposição de mancai 1 compreende uma posição de mancai de localização axial 10. A posição de mancai de localização axial 10 compreende um primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 disposto próximo a um segundo manca! de contato de autoalinhamento angular 31 para localizar o eixo 2 contra o movimento na direção axial A.

[00122] Tipicamente, mas não necessariamente, o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 aqui é dotado de um primeiro anel interno 20 e um primeiro anel externo 21. Conforme é ilustrado na Figura 1b, o primeiro anel interno é um anel interno sem flange, isto é, o anel interno é livre de um flange guia.

[00123] Conforme mostrado na Figura 1b, o anel externo 21 é posicionado radialmente fora do anel interno 20.

[00124] Deve ser prontamente entendido que o primeiro anel interno 20 é tipicamente móvel em relação ao primeiro anel externo 21 na direção axial do eixo de rotor 2.

[00125] O primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 tem adicionalmente um primeiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes 15 disposto em uma primeira linha 22. Ser disposto em uma primeira linha significa que o primeiro conjunto de roletes 15 é disposto circunferencialmente ao redor do eixo de rotor 2 em uma fila.

[00126] Além disso, o primeiro conjunto de roletes 15 é interposto entre uma primeira pista interna curva 20a do primeiro anel interno e uma primeira pista externa curva 21a do primeiro anel externo.

[00127] Entretanto, deve ser prontamente apreciado que a primeira pista interna curva 20a pode ser alternativamente formada diretamente em uma parte do eixo 2 e é, portanto, não necessariamente sempre parte de um anel interno.

[00128] Conforme pode ser adquirido a partir da Figura 1b, cada rolete 15 é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva 15a que é engatável (ou está em contato) com a primeira pista interna curva 20a e a primeira pista externa curva 21a.

[00129] Além disso, cada rolete 15 do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 é inclinado em relação à direção axial do eixo 2 por um primeiro ângulo de contato θ2. Assim, cada rolete 15 é inclinado em relação à direção axial do eixo 2 através do qual um primeiro ângulo de contato θ2 é formado conforme mostrado na Figura 1b. Em outras palavras, o primeiro ângulo de contato 02 é formado entre cada rolete 15 e qualquer uma dentre a primeira pista interna curva 20a e a primeira pista externa curva 21a de modo que cada rolete seja inclinado em relação à direção axial do eixo 2. Conforme é ilustrado na Figura 1b, o primeiro ângulo de contato 02 é definido como o ângulo entre uma linha reta 7 normal a um eixo geométrico centrai de um rolete 15 e o eixo geométrico central 5 do eixo de rotor 2 (isto é, uma linha reta paralela ao plano de rotação). A linha reta 7 também representa a linha ao longo da qual a carga resultante é transmitida por meio do elemento de rolete 15 de uma pista 21a para outra pista 20a. A linha reta 7, isto é, a normal ao eixo geométrico central do rolete 15 é, assim, considerada para representar a linha de pressão do rolete 15. Como uma consequência, um primeiro centro de pressão P^ do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 pode ser definido pela interseção entre a normal 7 ao eixo geométrico central de um rolete do primeiro conjunto de roletes 15 e o eixo geométrico central do eixo de rotor 5.

[00130] O ângulo de contato 02 do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular pode também ser definido como o ângulo entre o eixo geométrico rotacional dos roletes simétricos 15 e o eixo geométrico central 5 do eixo de rotor 2.

[00131] O valor do primeiro ângulo de contato 02 do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular deve ser selecionado apropriadamente. Entretanto, a fim de fornecer um primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular oblíquo ou inclinado, o ângulo não pode ser igual a 0 grau ou 90 graus, o que é claramente entendido a partir da Figura 1b. Como um exemplo, o valor do primeiro ângulo de contato 02 pode estar entre 10 a 60 graus. O valor do primeiro ângulo de contato 02 na Figura 1 é aproximadamente 45 graus.

[00132] Assim, o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 tem um ângulo de contato oblíquo acentuado. Dessa maneira, os roletes 15 são dispostos para cooperar com a pista interna curva 20a e a pista externa curva 21a para sustentar uma força axial Fi e uma força radial F2. Por essa configuração inclinada dos roletes 15, o movimento axial do eixo 2 em relação ao primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 pode ser restringido. Durante a operação dos roletes 15, o ângulo de contato oblíquo acentuado contribui para uma capacidade de mancai de carga axial melhorada do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11. Como tal, o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 é considerado de autoalinhamento.

[00133] Além disso, a configuração do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 permite a largura axial e radial reduzida ou mínima da disposição de mancai. A capacidade de autoalinhamento angular do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 é adicionalmente vantajoso em relação ao mancai convencional em que o mancai de contato angular inclinado exige menos precisão de fabricação, enquanto mantém uma montagem simples da disposição de mancai em uma aplicação de maquinário de fluido.

[00134] Um manca! que tem uma configuração que corresponde à configuração do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular pode ser algumas vezes denotado como um mancai SAT (toro de autoalinhamento). Um mancai SAT pode também ser definido (ou distinguido) por uma distância X que é maior do que zero (x > 0), conforme é mostrado na Figura 1b. A distância X é definida pela distância entre o eixo geométrico central de eixo de rotor 5 e a normal ao eixo geométrico central do rolete 7.

[00135] Análogo à configuração do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular, o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 é também um mancai de autoalinhamento. Em outras palavras, o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 tem um segundo conjunto de elementos de rolamento formados por roletes 35 disposto em uma segunda linha 32. Ser disposto em uma segunda linha significa que o segundo conjunto de roletes 35 é disposto circunferencialmente ao redor do eixo de rotor 2 em uma fila. Tipicamente, mas não estritamente necessário, o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 aqui é dotado de um segundo anel interno 40 e um segundo anel externo 41. Conforme é ilustrado na Figura 1b, o segundo anel interno é um anel interno sem flange, isto é, o segundo anel interno é livre de um flange guia.

[00136] Conforme mostrado na Figura 1, o anel externo 21 é posicionado radialmente fora do anel interno 20.

[00137] Conforme mencionado acima, o primeiro anel interno 20 é tipicamente móvel em relação ao primeiro anel externo 21 na direção radial. Analogamente, o segundo anel interno 40 é tipicamente móvel em relação ao segundo anel externo 40 na direção radial do eixo de rotor. Além disso, deve ser prontamente entendido que o primeiro anel interno 21 é tipicamente móvel em relação ao segundo anel externo 41.

[00138] Além disso, o segundo conjunto de roletes 35 é interposto entre uma segunda pista interna curva 40a do segundo anel interno 40 e uma segunda pista externa curva 41a do segundo anel externo 41.

[00139] Nesse contexto da presente invenção, deve ser prontamente apreciado que a segunda pista interna curva 40a pode ser alternativamente formada diretamente em uma parte do eixo 2. Portanto, a segunda pista interna curva 40a pode não ser necessariamente uma parte de um anel interno.

[00140] Conforme pode ser adquirido a partir da Figura 1b, cada rolete 35 é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva 35a que é engatável (ou está em contato) com a segunda pista interna curva 40a e a segunda pista externa curva 41a.

[00141] Adicionalmente, cada rolete 35 do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 é inclinado em relação à direção axial do eixo 2 por um segundo ângulo de contato Oi. Assim, cada rolete 35 é inclinado em relação à direção axial do eixo 2 através do qual um segundo ângulo de contato Qi é formado conforme mostrado na Figura 1b. Em outras palavras, o segundo ângulo de contato Qi é formado entre cada rolete 35 e qualquer uma dentre a segunda pista interna curva 40a e a segunda pista externa curva 41a de modo que cada rolete 35 seja inclinado em relação à direção axial do eixo 2. O segundo ângulo de contato Oi é definido como o ângulo entre uma linha reta 7’ normal a um eixo geométrico central de um rolete 35 e o eixo geométrico central 5 do eixo de rotor 2 (isto é, uma linha reta paralela ao plano de rotação). A linha reta 7’ também representa a linha ao longo da qual a carga resultante é transmitida por meio do elemento de rolete 35 de uma pista 41a para outra pista 40a. A linha reta 7’, isto é, a normal ao eixo geométrico central do rolete 35 é, assim, considerada para representar a linha de pressão do rolete 35. Como uma consequência, um segundo centro de pressão P2 do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 pode ser definido pela interseção entre a normal 7’ ao eixo geométrico central de um roiete do primeiro conjunto de roletes 35 e o eixo geométrico central do eixo de rotor 5.

[00142] O segundo ângulo de contato oi do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular pode também ser definido como o ângulo entre o eixo geométrico rotacional dos roletes simétricos 35 e o eixo geométrico central 5 do eixo de rotor 2. O valor do segundo ângulo de contato Oi do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular deve ser selecionado apropriadamente. Entretanto, a fim de fornecer um segundo mancai de contato de autoalinhamento angular oblíquo ou inclinado, o ângulo não pode ser igual a 0 grau ou 90 graus, o que é claramente entendido a partir da Figura 1b. Como um exemplo, o valor do segundo ângulo de contato Oi pode estar entre 10 a 60 graus. O valor do segundo ângulo de contato Oi na Figura 1 é aproximadamente 45 graus.

[00143] Assim, o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 tem um ângulo de contato obliquo acentuado. Dessa maneira, os roletes 35 são dispostos para cooperar com a pista interna curva 40a e a pista externa curva 41a para sustentar uma força axial Fi e uma força radial Fa. Por essa configuração inclinada dos roletes 35, o movimento axial do eixo 2 em relação ao segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 pode ser restringido. Durante a operação dos roletes 35, o ângulo de contato oblíquo acentuado contribui para uma capacidade de mancai de carga axial melhorada do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31. Como tal, o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 é considerado de autoalinhamento.

[00144] Além disso, a configuração do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 permite a largura axial e radial reduzida ou mínima da disposição de mancai. A capacidade de autoalinhamento angular do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 é adicionalmente vantajoso em relação aos mancais convencionais em que o mancai de contato angular inclinado exige menos precisão de fabricação, enquanto mantém uma montagem simples do mancai em uma aplicação de maquinário de fluido.

[00145] Conforme é ilustrado adicionalmente na Figura 1b, cada rolete 15 do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 é inclinado em relação a cada rolete 35 do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31. Dessa maneira, o primeiro centro de pressão Pi do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 é deslocado do segundo centro de pressão P2 do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31. Em outras palavras, não há interseção entre a normal 7 ao eixo geométrico central de um rolete do primeiro conjunto de roletes (primeira linha de pressão) e a normal 7’ ao eixo geométrico central de um rolete do segundo conjunto de roletes (segundo linha de pressão) ao longo do eixo geométrico central do eixo de rotor 5.

[00146] Em uma modalidade exemplificativa (embora não mostrado), o valor do primeiro ângulo de contato 02 pode ser distinto do valor do segundo ângulo de contato Oi- Dessa maneira, a disposição de manca! pode ser dotada de linhas assimétricas, isto é, a inclinação da primeira linha do primeiro conjunto de roletes é diferente da inclinação da segunda linha do segundo conjunto de roletes. Uma vantagem com essa configuração é que o tamanho da disposição de mancai pode ser ajustado para cumprir as demandas de uma determinada disposição de turbina eólica. Em outras palavras, o tamanho da disposição de mancai pode se manter a um mínimo.

[00147] Voltando-se novamente para a modalidade exemplificativa conforme mostrada na Figura 1b e conforme mencionado acima, a primeira pista interna curva 20a pode ser disposta em um primeiro anel interno 20 do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11. Analogamente, a primeira pista externa curva 21a pode ser disposta em um primeiro anel externo 21 do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11. Dessa maneira, o anel externo 21 circunda o anel interno 20, através do qual o conjunto de elementos de rolamento formados pelos roletes 15 é disposto em uma configuração intermediária entre o primeiro anel interno 20 e o primeiro anel externo 21. Além disso, a segunda pista interna curva 40a pode ser disposta em um segundo anel interno 40 do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31. Analogamente, a segunda pista externa curva 41a pode ser disposta em um segundo anel externo 41 do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31. Dessa maneira, o segundo anel externo 41 circunda o segundo anel interno 40, através do qual o conjunto de elementos de rolamento formados pelos roletes 35 é disposto em uma configuração intermediária entre o segundo anel interno 40 e o segundo anel externo 41.

[00148] Em outra modalidade exemplificativa (não mostrada), a primeira pista externa curva 21a e a segunda pista externa curva 41a podem ser dispostas no mesmo anel externo. Portanto, o mancai de localização axial pode ser dotado de um único anel externo que tem duas pistas externas curvas, uma pista para o primeiro conjunto de roletes 15 e uma segunda pista para o segundo conjunto de roletes 35. Nesse contexto da presente invenção, o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 e o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 são configurados para compartilhar o anel externo.

[00149] Ademais, cada lado do mancai de localização axial 10 pode ser adicionalmente vedado por meio de uma vedação (não mostrada). A vedação pode ser fornecida na forma de um componente homogêneo de uma peça, tipicamente feita de um material que mais molde em comparação ao material dos anéis de mancai. Tal material pode ser borracha ou qualquer tipo adequado de material plástico. Isso significa que os custos de produção podem ser mantidos baixos em comparação às vedações de mancai convencionais, que são frequentemente compostas de componentes de material diferente (reforços metálicos ou de borracha).

[00150] No contexto da presente invenção, qualquer um dentre o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular e o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular aqui é dotado de uma folga radial e uma folga axial que é definida pela diferença na distância entre a pista curva interna e a pista curva externa do manca! de contato angular.

[00151] Na modalidade exemplificativa ilustrada, a pista externa curva 21a do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 e a pista externa curva 41a do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 estão voltadas afastadas uma da outra, conforme visto na direção axial A. Em outras palavras, o par do primeiro mancai de contàto de autoalinhamento angular 11 e do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 é montado em uma assim chamada disposição em oposição, também denotada algumas vezes de disposição em X.

[00152] Entretanto, deve ser prontamente entendido que a pista externa curva 21a do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 pode estar voltada para a pista externa curva 41a do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31, conforme visto na direção axial A. Isso é algumas vezes chamado de uma assim chamada de disposição face a face ou disposição em O.

[00153] Na modalidade exemplificativa ilustrada na Figura 1a ou 1b, o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 11 e o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 31 aqui estão adicionalmente contidos em um alojamento de mancai 8. O alojamento de mancai 8 é formado integralmente em uma disposição de estrutura de alojamento disposta para ser montada na moldura de nacela.

[00154] Conforme mencionado anteriormente acima, a disposição de mancai 1 inclui um mancai de não localização axial 12. O mancai de não localização axial 12 compreende aqui um terceiro anel interno 50, um terceiro anel externo 51 e um terceiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes 55 disposto em uma configuração intermediária entre o terceiro anel interno e o terceiro anel externo. Conforme mostrado na Figura 1a, o mancai de não localização axial 12 é um mancai de autoalinhamento, tal como um mancai toroidal, que tem superfícies de contato curvas 55a dos elementos de rolamento e pistas interna e externa 50a, 51a. De uma maneira similar ao descrito em relação ao mancai de localização axial, cada rolete 55 é um rolete cilindricamente simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva 55a disposta em contato com uma pista interna curva 50a do terceiro anel interno 50 e em contato com uma pista externa curva 51a do terceiro anel externo 51 a fim de permitir o deslocamento angular do eixo de rotor 2. Além disso, cada rolete 55 tem aqui um perfil convexo simétrico ou em formato de barril, isto é, uma porção axialmente central que tem uma largura radial aumentada em relação ás porções de extremidade axial opostas. Pela configuração do mancai de não localização axial, a mancai é projetado de modo que os roletes se posicionem sempre nas pistas para o desempenho de carregamento de carga ideal. Dessa maneira, o mancai pode acomodar o desalinhamento e o deslocamento axial sem afetar a vida de serviço do mancai.

[00155] Similar à configuração dos mancais anteriores, o terceiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes 55 é disposto aqui em uma terceira linha 56 e interposto entre uma terceira pista interna curva 50a de um terceiro anel interno 50 e uma terceira pista externa curva 51a de um terceiro anel externo 51. Adicionalmente, cada rolete 55 é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma terceira superfície de contato de pista curva 55a que é engatável à terceira pista interna curva 50a e à terceira pista externa curva 51a, através do qual os roletes 55 são dispostos para cooperar com a terceira pista interna curva 50a e a terceira pista externa curva 51a para sustentar a força radial F2. Isso pode ser claramente entendido a partir da Figura 2a, que ilustra que o terceiro anel externo circunda o terceiro anel interno de modo que o terceiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes seja disposto em uma configuração intermediária entre o terceiro anel interno e 0 terceiro anel externo.

[00156] Graças à disposição de mancai da presente invenção, é fornecida uma disposição de mancai que é particularmente adequada para um sistema de suspensão de dois pontos, isto é, que sustenta a disposição de eixo de rotor de turbina eólica em um primeiro ponto de suporte separado de um segundo ponto de suporte. Principalmente, isso é realizado em que o mancai de não localização axial é disposto separado da posição de mancai de localização axial, conforme visto na direção axial A e na configuração específica do mancai de não localização axial e da posição de mancai de localização axial. Em outras palavras, a disposição de mancai inclui dois módulos de mancai (isto é, o mancai de não localização axial e o mancai de localização axial(s)) dentro de um único sistema de disposição de mancai. Ademais, a disposição de mancai tem uma geometria interna ideal, enquanto confere a capacidade de carregamento de carga radial e axial máxima. A presente invenção é adicionalmente robusta no sentido em que a disposição de mancai é menos sensível ao desalinhamento causado por deflexões de alojamento ou eixo como um resultado de cargas pesadas. Já que a posição de mancai de não localização axial e a posição de mancai de localização axtal são fornecidas na forma de uma disposição de mancai, a instalação e montagem da disposição de mancai é simplificada na aplicação de maquinário de fluido, permitindo um projeto de máquina de fluido mais compacto e eficaz.

[00157] Adicionalmente, a capacidade de autoalinhamento da disposição de mancai é ideal. Assim, torna-se possível sustentar cargas axial e radial de uma maneira simples mais ainda efetiva e confiável. A disposição de mancai da presente invenção é configurada assim para permitir desalinhamentos angulares e também grandes deslocamentos axiais.

[00158] Em outra modalidade exemplificativa (embora não mostrada), o mancai de autoalinhamento da presente invenção tem duas linhas de roletes que compartilham um canal externo comum dotado de uma pista esférica côncava comum, enquanto o canal interno é dotado de duas pistas esféricas côncavas que formam um ângulo com o eixo geométrico de mancai. O centro de curvatura da pista externa é consistente com o centro de mancai. O mancai de rolete de autoalinhamento é autoajustado e não é afetado pela não centralização ou flexão de deformação de eixo do eixo e bloco de mancai, assim o mesmo pode compensar o erro de concentricidade causado por essas razões. À exceção de estar submetido a uma carga radial, esse tipo de mancai pode também ser submetido a uma carga axial bidirecional e sua carga de combinação. A capacidade de carga é grande e a disposição de mancai é dotada de uma capacidade resistente a choque preferencial.

[00159] Embora a invenção tenha sido descrita em relação a combinações específicas de disposições de rotor específicas, deve ser prontamente apreciado que um uso da disposição de mancai pode ser combinado em outras aplicações de maquinário de fluido também, o que é claro para o versado na técnica ao estudar o presente pedido. Assim, a descrição acima da modalidade exemplificativa da presente invenção e os desenhos anexos devem ser considerados como um exemplo não limitante da invenção e o escopo de proteção é definido pelas reivindicações anexas. Qualquer sinal de referência nas reivindicações não deve ser interpretado como limitante do escopo.

REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1 disposição de mancai 2 eixo de rotor 5 eixo geométrico central de eixo de rotor 7, 7’ eixo geométrico normal para central do primeiro rolete, segundo rolete 8 alojamento de mancai de localização axial 9 alojamento de mancai de não localização axial 10 mancai de localização axial (posição) 11 primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular 12 mancai de não localização axial (posição) 15 primeiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes 15a superfície de contato de pista curva 20 primeiro anel interno 20a primeira pista interna curva 21 primeiro anel externo 21a primeira pista externa curva 22 primeira linha de roletes 30 estrutura de alojamento não rotativa 31 segundo mancai de contato de autoalinhamento angular 32 segunda linha de roletes 33 primeiro ponto de suporte 34 segundo ponto de suporte 35 segundo conjunto de elementos de rolamento formados por roletes 35a superfície de contato de pista curva 40 segundo anel interno 40a segunda pista interna curva 41 segundo anel externo 41a segunda pista externa curva 50 terceiro anel interno 50a terceira pista interna curva 51 terceiro anel externo 51a terceira pista externa curva 55 terceiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes 55a terceira superfície de contato de pista curva 56 terceira linha de roletes 66 pás de turbina eólica 71 disposição de eixo 72 caixa de engrenagens 73 gerador 74 alojamento de nacela 75 estrutura de suporte do tipo torre 100 aplicação de maquinário de fluido - por exemplo, disposição de eixo de rotor de turbina eólica 02 primeiro ângulo de contato Oi segundo ângulo de contato A direção axial F1 força axial F2 força radial Pi primeiro centro de pressão P2 segundo centro de pressão REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Disposição de mancai (1) para uma aplicação de maquinário de fluido (100) caracterizada pelo fato de que tem uma posição de mancai de localização axial (10) e uma posição de mancai de não localização axial (12), sendo que a posição de mancai de localização axial (10) compreende: um primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) disposto próximo a um segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) para localizar um eixo (2) contra o movimento em uma direção axial (A); o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) tendo um primeiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes (15) disposto em uma primeira linha (22) e interposto entre uma primeira pista interna curva (20a) e uma primeira pista externa curva (21a), em que cada rolete (15) é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva (15a) que é engatável à primeira pista interna curva (20a) e à primeira pista externa curva (21a), e em que cada rolete (15) do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) é inclinado em relação à direção axial do eixo (2) por um primeiro ângulo de contato (oa); através do qual os roletes (15) são dispostos para cooperar com a primeira pista interna curva (20a) e a primeira pista externa curva (21a) para sustentar uma força axial (Fi) e uma força radial (F2): o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) tendo um segundo conjunto de elementos de rolamento formados por roletes (35) disposto em uma segunda linha (32) e interposto entre uma segunda pista interna curva (40a) e uma segunda pista externa curva (41a), em que cada rolete (35) é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma superfície de contato de pista curva (35a) que é engatável à segunda pista interna curva (40a) e à segunda pista externa curva (41a), e em que cada rolete (35) do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) é inclinado em relação à direção axial do eixo (2) por um segundo ângulo de contato (oi); através do qual os roletes (35) são dispostos para cooperar com a segunda pista interna curva (40a) e a segunda pista externa curva (41a) para sustentar a força axial (Fi) e a força radial (F2): em que cada rolete (15) do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) é inclinado em relação a cada rolete (35) do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) de modo que um primeiro centro de pressão (Pi) do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) seja deslocado de um segundo centro de pressão (P2) do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31); em que a posição de mancai de não localização axial (12) é disposta separada da posição de mancai de localização axial (10), conforme visto na direção axial (A).

2. Disposição de mancai (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a posição de mancai de não localização axial (12) inclui um terceiro conjunto de elementos de rolamento formados por roletes (55) disposto em uma terceira linha (56) e interposto entre uma terceira pista interna curva (50a) de um terceiro anel interno (50) e uma terceira pista externa curva (51a) de um terceiro anel externo (51), em que cada rolete (55) é um rolete em formato cilíndrico simétrico que tem uma terceira superfície de contato de pista curva (55a) que é engatável à terceira pista interna curva (50a) e à terceira pista externa curva (51a), através do qual os roletes (55) são dispostos para cooperar com a terceira pista interna curva (50a) e a terceira pista externa curva (51a) para sustentar a força radial (F2).

3. Disposição de mancai (1), de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a primeira pista interna curva (20a) é disposta em um primeiro anel interno (20) do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) e/ou a primeira pista externa curva (21a) é disposta em um primeiro anel externo (21) do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11).

4. Disposição de mancai (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a segunda pista interna curva (40a) é disposta em um segundo anel interno (40) do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) e/ou a segunda pista externa curva (41a) é disposta em um segundo anel externo (41) do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31).

5. Disposição de mancai (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a pista externa curva (21a) do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) e a pista externa curva (41a) do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) estão voltadas afastadas uma da outra, conforme visto na direção axial (A).

6. Disposição de mancai (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a pista externa curva (21a) do primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) está voltada para a pista externa curva (41a) do segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31), conforme visto na direção axial (A).

7. Disposição de mancai (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o primeiro mancai de contato de autoalinhamento angular (11) e o segundo mancai de contato de autoalinhamento angular (31) estão contidos em um alojamento de mancai (8) separado da posição de mancai de não localização axial 12, conforme visto na direção axial (A).

8. Aplicação de maquinário de fluido (100), tal como uma disposição de turbina eólica, disposição de turbina hidráulica ou uma disposição de turbina de propulsão, caracterizada pelo fato de que compreende uma disposição de mancai (1) , do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

9. Aplicação de maquinário de fluido (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um eixo de rotor (2), em que a posição de mancai de localização axial (10) da disposição de mancai (1) é disposta para sustentar uma força radial (F2) e uma força axial (Fi) do eixo de rotor (2) da aplicação de maquinário de fluido (100) em um primeiro ponto de suporte (33), enquanto que a posição de mancai de não localização axial (12) é disposta para sustentar a força radial (F2) do eixo de rotor (2) em um segundo ponto de suporte (34).

10. Aplicação de maquinário de fluido (100), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o eixo de rotor (2) é conectada operativamente a pás de turbina (66), através do qual o eixo de rotor (2) pode sustentar o movimento rotacional das pás de turbina (66).

11. Aplicação de maquinário de fluido (100), de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que o primeiro ponto de suporte (33) é disposto separado do segundo ponto de suporte (34) ao longo da direção axial (A) do eixo de rotor (2).

12. Aplicação de maquinário de fluido (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizada pelo fato de que a disposição de mancai (1) está contida em uma estrutura de alojamento não rotativa (30).

13. Uso da disposição de mancai (1) do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de ser para sustentar as forças radial e axial de um eixo de rotor (2) em uma aplicação de maquinário de fluido (100).