BR102021007199A2

BR102021007199A2 - Sistema de filtro, sistema de caixa de engrenagens para uma turbina eólica, turbina eólica e método para trocar um filtro de óleo de um sistema de caixa de engrenagens

Info

Publication number: BR102021007199A2
Application number: BR102021007199-0A
Authority: BR
Inventors: Manuel Dirkes
Original assignee: General Electric Renovables España, S.L.
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2021-10-26
Also published as: US20210332878A1; US11761531B2; EP3900805A1; CA3114999A1; CN113551030A

Abstract

sistema de filtro, sistema de caixa de engrenagens para uma turbina eólica, turbina eólica e método para trocar um filtro de óleo de um sistema de caixa de engrenagens. a presente invenção é direcionada a um sistema de filtro para uma turbina eólica, compreendendo pelo menos um dispositivo de filtro tendo um compartimento de filtro com uma porção de volume e uma porção da tampa, ambas definindo um volume de filtro para receber o filtro de óleo. o compartimento de filtro está equipado com uma porta de entrada, uma porta de saída e uma porta de pressão. o sistema de filtro compreende ainda um dispositivo de pressurização tendo uma porta de interface e meios de alimentação para fornecer gás pressurizado através da porta de interface, de preferência no compartimento de filtro do dispositivo de filtro. o dispositivo de pressurização é configurado para ser conectado à porta de pressão, de preferência por meio de um duto de compensação. além disso, é divulgado um método, em que o dispositivo de pressurização é conectado ao compartimento de filtro, o lubrificante é descarregado pela aplicação de gás pressurizado no volume de filtro, a porção da tampa é removida e um filtro de óleo é subsequentemente substituído.

Description

SISTEMA DE FILTRO, SISTEMA DE CAIXA DE ENGRENAGENS PARA UMA TURBINA EÓLICA, TURBINA EÓLICA E MÉTODO PARA TROCAR UM FILTRO DE ÓLEO DE UM SISTEMA DE CAIXA DE ENGRENAGENS

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere de forma geral a turbinas eólicas e, mais particularmente, a um sistema de filtro para uma caixa de engrenagens da turbina eólica, de forma específica a um sistema de filtro para trocar um filtro de óleo da caixa de engrenagens. Além disso, é descrito um método para trocar um filtro de óleo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A energia eólica é considerada uma das fontes de energia mais limpas e ecologicamente corretas atualmente disponíveis, e as turbinas eólicas têm ganhado cada vez mais atenção a esse respeito. Uma turbina eólica moderna normalmente inclui uma torre, gerador, caixa de engrenagens, nacela e uma ou mais pás do rotor. As pás do rotor capturam a energia cinética do vento usando princípios de folha conhecidos e transmitem a energia cinética por meio da energia rotacional para girar um eixo que acopla as pás do rotor a uma caixa de engrenagens, ou se uma caixa de engrenagens não for usada, diretamente ao gerador. O gerador então converte a energia mecânica em energia elétrica que pode ser implantada em uma rede elétrica.

[003] De forma específica, as turbinas eólicas compreendem vários componentes mecânicos com peças em movimento suportadas por estruturas imóveis. Isso causa fenômenos de atrito entre as referidas peças, em que sistemas de lubrificação são instalados para prevenir ou reduzir o desgaste relacionado ao atrito.

[004] Um tipo específico de turbinas eólicas, por exemplo, o modelo dinamarquês, inclui uma caixa de engrenagens para mudar um movimento de rotação lento com um alto torque em uma rotação relativamente rápida com um torque reduzido. Por exemplo, a referida caixa de engrenagens pode ser realizada como uma caixa de engrenagens planetária, opcionalmente tendo um estágio de engrenagem adicional, em que uma pluralidade de componentes da caixa de engrenagens estão sujeitos a lubrificação líquida, por exemplo, lubrificação de óleo.

[005] Para isso, o lubrificante pressurizado é fornecido a uma variedade de locais de lubrificação, de preferência por meio de um ciclo de lubrificação que inclui um filtro de óleo.

[006] No entanto, os filtros de óleo precisam ser substituídos com frequência, causando tempo de inatividade da turbina eólica e outras desvantagens relacionadas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Realizações e vantagens da invenção serão apresentados em parte na seguinte descrição, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.

[008] Em uma realização, a presente invenção é direcionada a um sistema de filtro para uma turbina eólica. De forma específica, o sistema de filtro é configurado para permitir a troca de um filtro de óleo de um dispositivo de filtro da turbina eólica. Possivelmente, o dispositivo de filtro está disposto em um ciclo de lubrificação para fornecer lubrificante a um sistema da caixa de engrenagens da turbina eólica. O termo “filtro de óleo” reflete meios de filtro para filtrar partículas de um lubrificante e não se restringe a filtrar óleo de forma exclusiva.

[009] O sistema de filtro compreende pelo menos um dispositivo de filtro tendo um compartimento de filtro com uma porção de volume e uma porção da tampa, ambas definindo um volume de filtro para receber o filtro de óleo. O compartimento de filtro está equipado com uma porta de entrada, uma porta de saída e uma porta de pressão. Particularmente, a porta de entrada pode ser conectada a um duto a montante de um ciclo de lubrificação do sistema da caixa de engrenagens, a porta de saída pode ser conectada a um duto a jusante do ciclo de lubrificação, em que a porta de pressão é configurada para permitir uma compensação do fluido excedente ou necessário de ou para o volume de filtro.

[010] Por exemplo, a porta de pressão pode ser conectada através de um duto de compensação a um volume específico dentro do ciclo de lubrificação, de preferência a um volume da caixa de engrenagens da caixa de engrenagens para permitir uma compensação de pressão e/ ou volume entre o volume de filtro e o volume específico.

[011] Por exemplo, no caso de expansão térmica ou encolhimento, um gradiente de pressão pode estar presente entre o volume de filtro e o volume da caixa de engrenagens. Essa diferença de pressão pode ser equalizada entre os dois volumes por meio da porta de pressão e do duto de compensação.

[012] De preferência, qualquer componente da conexão entre o volume de filtro e o volume do ciclo de lubrificação pode ser configurado de forma que um fluido gasoso, como o ar, possa passar entre os volumes, em contraste em que o lubrificante líquido, em particular devido à sua viscosidade, pode apenas percorrer o duto de compensação de forma limitada ou totalmente impedida de fazê-lo. Em outras palavras, o duto de compensação e/ ou a porta de pressão compreendem meios de restrição configurados para prevenir de forma eficaz a passagem de um fluido líquido, em particular em que um fluido gasoso pode fluir efetivamente através do duto de compensação e/ ou porta de pressão. Em particular, o termo “é efetivamente impedido de passar” reflete o fato de se um fluxo volumétrico de um fluido líquido de acordo com DIN 51517, em um gradiente de pressão absoluto de 0,1 Mpa (1 bar), uma taxa de fluxo volumétrico é inferior a 10 ml/ s. Por exemplo, o duto de compensação, a porta de pressão e/ ou um outro componente da conexão entre o volume de filtro e o volume da caixa de engrenagens pode ter um diâmetro efetivo inferior a 5 mm, de preferência inferior a 3 mm, de forma mais preferencial inferior a 2 milímetros.

[013] O sistema de filtro compreende ainda um dispositivo de pressurização tendo uma porta de interface e meios de alimentação para fornecer gás pressurizado através da porta de interface, de preferência no compartimento de filtro do dispositivo de filtro. O dispositivo de pressurização é configurado para ser conectado à porta de pressão, de preferência através do duto de compensação. Assim, para conectar o dispositivo de pressurização com o volume de filtro, o duto de compensação pode ser desconectado do volume da caixa de engrenagens e conectado à porta de interface.

[014] De acordo com uma forma de realização opcional, o meio de alimentação pode ser uma fonte de gás pressurizado, por exemplo, um compressor ou, em alternativa, um cartucho de gás contendo um gás pressurizado como dióxido de carbono ou óxido nitroso.

[015] De acordo com uma forma de realização adicional e/ ou alternativa, o dispositivo de pressurização está firmemente conectado ao dispositivo de filtro ou mesmo é um componente integrante do dispositivo de filtro. Neste caso, o dispositivo de filtro compreende o dispositivo de pressurização na forma de um componente integral, em que a porta de pressão do dispositivo de filtro e a parte de interface do dispositivo de pressurização são unidas, permitindo assim uma conexão do dispositivo de pressurização e o volume de filtro. De acordo com esta alternativa, mas não necessariamente, pode ser fornecida uma porta de pressão adicional para permitir uma conexão de compensação entre o volume de filtro e um volume do ciclo de lubrificação.

[016] De acordo com uma forma de realização, o sistema de filtro é configurado para fornecer lubrificação a uma caixa de engrenagens da turbina eólica, em que o volume de filtro é de pelo menos 5 l, em particular pelo menos 10 l, de forma preferida pelo menos 15 l, e/ ou, em que a caixa de engrenagens é uma caixa de engrenagens da turbina eólica com potência nominal de pelo menos 0,5 MW, em particular de pelo menos 1,5 MW, de preferência de pelo menos 2 MW.

[017] O sistema de acordo com uma forma de realização conforme descrita fornece um benefício notável no que diz respeito ao investimento em manutenção, tempo de inatividade e sustentabilidade. Por exemplo, conectando o dispositivo de pressurização ao volume de filtro, o volume de filtro pode ser esvaziado do lubrificante pressionando o lubrificante presente dentro do volume de filtro para fora do volume de filtro no ciclo de lubrificação. Quando o filtro de óleo for substituído por um novo filtro de óleo, o lubrificante do ciclo de lubrificação pode entrar novamente no volume de filtro.

[018] A presente invenção fornece o benefício de que, em primeiro lugar, é evitado esvaziar o volume de filtro ao trocar o filtro de óleo derramando lubrificante do volume de filtro em um receptáculo externo (por exemplo, balde, recipiente). Isso leva a benefícios de manuseio e ergonômicos e, portanto, a uma redução do tempo de manutenção, por exemplo, evitando acidentes durante o manuseio do recipiente externo de lubrificante. Em segundo lugar, o lubrificante presente no volume de filtro precisa ser descartado. Em particular, não é necessário transportar o receptáculo externo cheio de lubrificante de uma nacela da turbina eólica para baixo da torre para um descarte seguro do mesmo. Em terceiro lugar, nenhum novo lubrificante precisa ser recarregado no ciclo de lubrificação do sistema de filtro após a realização de uma troca de um filtro de óleo.

[019] No caso em que o dispositivo de filtro compreende mais de uma porta de pressão, por exemplo, uma primeira porta de pressão sendo conectável ao volume da caixa de engrenagens para permitir uma compensação de pressão entre o volume de filtro e outro volume do ciclo de lubrificação, e uma segunda porta de pressão para permitir uma conexão do volume de filtro com o dispositivo de pressurização, o último, segunda porta de pressão deve ser entendida como porta de pressão funcional para fornecer pressão para o volume de filtro. Nesse caso, a primeira porta de pressão deverá ser fechada. Portanto, uma forma de realização de um sistema de filtro tendo uma pluralidade de furos de pressurização e/ ou compensação ainda deve ser considerada como uma forma de realização tendo um único furo de pressurização, em que um furo de pressurização ou compensação adicional é usado para ser conectado a um volume do ciclo de lubrificação.

[020] De acordo com uma forma de realização, o sistema de filtro compreende pelo menos um dispositivo de restrição a jusante configurado para permitir que o lubrificante flua do volume de filtro em direção ou para o duto a jusante e para evitar que o lubrificante entre novamente no volume de filtro do duto a jusante de volta para o volume de filtro através da porta de saída. De acordo com uma forma de realização específica, o dispositivo de restrição a jusante é uma válvula de retenção, por exemplo, estando localizada entre a porta de saída e o duto a jusante.

[021] De acordo com uma outra forma de realização, um dispositivo de restrição a montante é fornecido, o qual é disposto e configurado de tal forma que, se necessário, nenhum lubrificante pode entrar substancialmente no volume de filtro e/ ou no dispositivo de filtro através da porta de entrada. Por exemplo, o dispositivo de restrição a montante pode ser aberto ou fechado, em que o dispositivo de restrição a montante deve ser fechado quando o lubrificante é pressionado para fora do volume de filtro e/ ou quando uma troca do filtro de óleo está efetivamente em andamento. De acordo com uma realização específico, o dispositivo de restrição a montante pode ser realizado funcionalmente por uma válvula a montante específica e/ ou por uma bomba do ciclo de lubrificação.

[022] De acordo com uma realização de exemplo, a porção de volume do compartimento de filtro é formada por uma parte abrangente longitudinal e uma parte inferior, em que, de preferência, a parte abrangente tem uma forma cilíndrica e em que a parte inferior está conectada a um lado inferior da parte abrangente. A porta de saída está disposta na parte inferior, por exemplo, de forma central na parte inferior, e/ ou em que a porta de entrada está disposta na parte abrangente. Por exemplo, a porção de volume pode ser formada como um cilindro fechado de um lado pela parte inferior, em que a porta de entrada atravessa as paredes laterais cilíndricas da parte abrangente.

[023] A porção da tampa pode ser fixada a uma parte superior da porção de volume enquanto isola o volume de filtro do ambiente. Para este efeito, podem ser fornecidos meios de montagem e meios de vedação entre a porção da tampa e a porção de volume, por exemplo, na forma de uma rosca e/ ou lábios de vedação.

[024] As formas de realização acima mencionadas vêm com o benefício de que o compartimento do filtro que forma o volume de filtro é configurado para receber um filtro de óleo ao abrir o compartimento do filtro por meio da separação da porção da tampa da porção de volume, enquanto o fluxo de lubrificante através desse filtro de óleo é habilitado pela porta de entrada e a porta de saída.

[025] De acordo com um desenvolvimento adicional, a porta de pressão está disposta na porção da tampa. Isso ajuda a suavizar o processo de empurrar o lubrificante do volume de filtro para a porta de saída.

[026] De forma alternativa, a porta de pressão é colocada na parte abrangente da porção de volume, de preferência no lado superior.

[027] De acordo com uma forma de realização mais específica - não limitativa -, o sistema de filtro compreende um filtro de óleo que está disposto dentro do compartimento de filtro. A porção da tampa é montada na porção de volume. O próprio filtro de óleo tem uma forma cilíndrica semelhante, incluindo uma superfície superior e uma superfície inferior. Os meios de vedação superiores são efetivamente dispostos entre a superfície superior e uma superfície interna da porção da tampa, e em que os meios de vedação inferiores estão dispostos entre a superfície inferior e uma superfície interna da parte inferior.

[028] De forma específica, o compartimento de filtro, o filtro de óleo, o meio de vedação inferior e o meio de vedação superior e respectivas superfícies são projetados e configurados de forma que o volume de filtro seja separado pelo filtro de óleo em um volume de entrada e um volume de saída. O volume de entrada é conectado à porta de entrada, em que o volume de saída é conectado à porta de saída. Consequentemente, o lubrificante ao entrar na porta de entrada chega no volume de entrada. Subsequentemente, o lubrificante pode passar através do filtro de óleo do volume de entrada para o volume de saída, em que o desvio do filtro de óleo não é possível devido aos meios de vedação efetivamente dispostos nas superfícies relacionadas.

[029] No decurso de um desenvolvimento adicional, é divulgado que a porta de pressão está, de preferência de forma exclusiva, ligada ao volume de entrada. Com isso, consegue-se que o lubrificante sendo pressionado para fora do volume de filtro seja forçado a fluir através do filtro de óleo, portanto, o lubrificante não filtrado pode não entrar novamente no ciclo de lubrificação.

[030] De acordo com uma forma de realização geral, o dispositivo de pressurização é configurado de forma que uma pressão relativa do gás fornecido em relação a uma pressão ambiente e/ ou em relação a uma pressão existente no volume de filtro não exceda 0,4 MPa (4 bar), em particular não exceda 0,25 MPa (2,5 bar) , de preferência não exceda 0,2 MPa (2 bar). De forma específica, o dispositivo de pressurização pode compreender meios de redução de pressão, por exemplo, uma válvula de redução de pressão, para reduzir a pressão de um gás fornecido pelos meios de alimentação para os valores acima mencionados.

[031] De acordo com uma realização adicional ou alternativo, um sistema da caixa de engrenagens para uma turbina eólica é fornecido, o sistema da caixa de engrenagens incluindo pelo menos uma caixa de engrenagens com um volume da caixa de engrenagens e um ciclo de lubrificação para fornecer um fluxo circulante de lubrificante para os locais de lubrificação da caixa de engrenagens. O ciclo de lubrificação pode compreender um sistema de filtro de acordo com uma ou uma combinação das formas de realização anteriormente divulgadas de um sistema de filtro, uma bomba para transportar e/ ou pressurizar lubrificante no ciclo de lubrificação e meios de duto de conexão incluindo o duto a montante, o duto a jusante e possíveis dutos de conexão adicionais.

[032] De forma geral, o ciclo de lubrificação de acordo com a forma de realização descrita, mas não se limitando a ela, também pode compreender partes do volume da caixa de engrenagens, de forma específica um cárter de óleo da caixa de engrenagens. O reservatório de óleo está conectado, por exemplo, a um dispositivo de resfriamento e/ ou a um reservatório por meio de dutos de conexão. Mais adiante, o lubrificante pode entrar em uma bomba que o transporta e/ ou pressuriza em direção à porta de entrada do dispositivo de filtro. A partir daí, o lubrificante passa pelo filtro de óleo através da porta de entrada, porta de saída, através da válvula de retenção para o duto a jusante. O duto a jusante é conectado a canais de guia de lubrificante específicos da caixa de engrenagens, em que os referidos canais permitem que o lubrificante pressurizado seja fornecido diretamente aos locais de lubrificação, como rolamentos ou dentes das engrenagens. Ao lubrificar esses locais de lubrificação, o lubrificante é coletado no reservatório de óleo da caixa de engrenagens e repete seu ciclo.

[033] De acordo com uma forma de realização do sistema da caixa de engrenagens, o duto de compensação conecta uma porta de pressão do compartimento de filtro com o volume da caixa de engrenagens, em que o duto de compensação é montado de forma destacável à porta de pressão e/ ou no volume da caixa de engrenagens. Assim, se o dispositivo de pressurização deve ser conectado ao dispositivo de filtro, de preferência o duto de compensação é desconectado do volume da caixa de engrenagens e subsequentemente conectado à porta de interface do dispositivo de pressurização.

[034] De forma alternativa, o duto de compensação pode ser desconectado da porta de pressão, em que a porta de interface é conectada diretamente ou por um duto de conexão adicional à porta de pressão.

[035] De acordo com uma realização da presente invenção, um método para trocar um filtro de óleo de um sistema da caixa de engrenagens é descrito. O sistema da caixa de engrenagens pode ser realizado de acordo com uma ou uma pluralidade das formas de realização descritas anteriormente, em particular, abaixar o sistema da caixa de engrenagens compreende um sistema de filtro de acordo com uma ou uma pluralidade das formas de realização acima mencionadas do sistema de filtro. O método inclui as seguintes etapas, em que deve ser entendido que o método pode incluir ainda qualquer uma das etapas e/ ou recursos adicionais descritos neste documento:

[036] O dispositivo de pressurização está conectado à porta de pressão. Se o dispositivo de pressurização for integralmente formado pelo dispositivo de filtro, a etapa de conexão do dispositivo de pressurização se materializa pelo fato de que a porta de interface do dispositivo de pressurização está constantemente conectada à porta de pressão do dispositivo de filtro e/ ou a porta de interface e a porta de pressão são funcionalmente mescladas entre si

[037] Se aplicável, antes de realizar a etapa de conexão do dispositivo de pressurização à porta de pressão, o duto de compensação pode ser desconectado da porta de pressão e/ ou do volume da caixa de engrenagens, a fim de permitir que o dispositivo de pressurização seja conectado à porta de pressão.

[038] Após a etapa de conexão do dispositivo de pressurização, o gás pressurizado é aplicado no volume de filtro, em particular no volume de entrada. Com isso, o lubrificante dentro do volume de filtro é descarregado pela porta de saída. Em particular, a pressão pode ser ajustada de forma que a pressão no volume de entrada não exceda a pressão no volume de saída do volume de filtro em 0,4 MPa (4 bar), em particular não exceda 0,25 MPa (2,5 bar), de preferência não exceda 0,2 MPa (2 bar). Ao limitar a pressão, é garantido que uma válvula de desvio no filtro de óleo não seja aberta pelo gradiente de pressão.

[039] De preferência, no decorrer da realização de uma etapa de preparação, a bomba do ciclo de lubrificação é seguramente desativada antes da etapa de aplicação de gás pressurizado no volume de filtro ser conduzida e, em particular, após ter terminado a operação de geração de energia da turbina eólica.

[040] A etapa acima mencionada de fornecer gás pressurizado resulta na substituição do lubrificante dentro do volume de filtro pelo gás pressurizado do dispositivo de pressurização, em que o lubrificante é descarregado no duto a jusante através da porta de saída. A válvula de retenção evita que o lubrificante entre novamente no volume de saída. Além disso, o lubrificante no volume de filtro não pode ser descarregado através do duto de entrada, uma vez que o dispositivo de restrição a montante, por exemplo, a bomba de óleo, bloqueia de forma eficaz a passagem.

[041] Em particular, mas não se limitando a, o fornecimento de gás pressurizado pode ser encerrado, em particular quando um nível de lubrificante dentro do volume de filtro cai abaixo de um limite predefinido.

[042] Depois de esvaziar o volume de filtro do lubrificante durante a aplicação do gás pressurizado, a porção da tampa pode ser removida da porção de volume do compartimento de filtro

[043] Ao aplicar uma etapa opcional adicional, a pressão dentro do volume de filtro pode ser equalizada com uma pressão ambiental fora do volume de filtro, em particular antes de remover a porção da tampa. Por meio deste, o pessoal de manutenção fica protegido de ser prejudicado, por exemplo, por uma porção da tampa “explodindo”.

[044] Agora o compartimento de filtro está aberto e o volume de filtro está acessível. Portanto, o filtro de óleo pode ser trocado removendo o filtro de óleo atual e inserindo um novo filtro de óleo ou um filtro de óleo limpo

[045] Em uma etapa final, antes de reativar a bomba e, subsequentemente, retomar uma operação da turbina eólica, a porção da tampa deve ser remontada à porção de volume.

[046] Ao aplicar um método de acordo com uma das formas de realização anteriores ou de acordo com uma combinação dos mesmos de um sistema de filtro e/ ou de um sistema da caixa de engrenagens, o processo de troca de um filtro de óleo é drasticamente melhorado. Consequentemente, ao não aplicar a presente invenção, o lubrificante dentro do dispositivo de filtro é sujeito a ser derramado em um receptáculo externo que, subsequentemente, teve que ser carregado da nacela até o solo da turbina eólica. Isso causou um grande atraso na troca do filtro de óleo, um alto risco de perigo para a equipe de manutenção e uma perda de lubrificante. Todas essas desvantagens são anuladas pela invenção descrita. O dispositivo de filtro é limpo de lubrificante descarregando-o usando pressão externa. Quando a troca do filtro de óleo é concluída, o lubrificante entra novamente no dispositivo de filtro do ciclo de lubrificação restante, em particular quando a bomba é reativada.

[047] Em outra realização, a presente invenção é direcionada a uma turbina eólica tendo uma nacela montada no topo de uma torre, em que um sistema da caixa de engrenagens de acordo com uma ou uma pluralidade das formas de realização anteriores é montado em uma estrutura de suporte ou quadro principal da nacela para transformar um movimento de rotação de baixa velocidade tendo um alto torque de um rotor de turbina eólica em uma rotação de velocidade relativamente alta com um torque relativamente reduzido. A aplicação do referido sistema da caixa de engrenagens em uma turbina eólica permite o benefício de reduzir o tempo de inatividade da turbina eólica e aumentar a produção de energia.

[048] Estas e outras características, realizações e vantagens da presente invenção serão adicionalmente suportados e descritos com referência à seguinte descrição e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte desta especificação, ilustram formas de realização da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[049] Uma invenção completa e capacitadora da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, dirigida a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, nas quais:
A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção;
A Figura 2 ilustra uma vista interna simplificada de uma forma de realização de uma nacela de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção tendo uma forma de realização de um sistema de filtro;
A Figura 3 é uma representação esquemática do sistema de filtro de acordo com a Figura 2;
A Figura 4 ilustra as etapas de um método para trocar um filtro de óleo do sistema de filtro de acordo com a Figura 2;
A Figura 5 ilustra outras etapas do método para trocar um filtro de óleo do sistema de filtro de acordo com a Figura 2;
A Figura 6 ilustra outras etapas do método para trocar um filtro de óleo do sistema de filtro de acordo com a Figura 2;
A Figura 7 ilustra outras etapas do método para trocar um filtro de óleo do sistema de filtro de acordo com a Figura 2; e
A Figura 8 ilustra outras etapas do método para trocar um filtro de óleo do sistema de filtro de acordo com a Figura 2.

[050] Características individuais representadas nas Figuras são mostradas relativamente umas em relação às outras e, portanto, não estão necessariamente em escala. Elementos semelhantes ou iguais nas Figuras, mesmo se exibidos em formas de realização diferentes, são representados com os mesmos números de referência.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[051] Agora será feita referência em detalhes às formas de realização da invenção, um ou mais exemplos das quais são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não como limitação da invenção. Na verdade, será evidente para os técnicos no assunto que várias modificações e realizações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo da invenção. Por exemplo, os recursos ilustrados ou descritos como parte de uma forma de realização podem ser usados com outra forma de realização para produzir ainda uma forma de realização adicional. Assim, pretende-se que a presente invenção cubra tais modificações e realizações que estão dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

[052] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma turbina eólica de exemplo (10). Na forma de realização de exemplo, a turbina eólica (10) é uma turbina eólica de eixo horizontal. De forma alternativa, a turbina eólica (10) pode ser uma turbina eólica de eixo vertical. Na forma de realização de exemplo, a turbina eólica (10) inclui uma torre (12) que se estende a partir de um sistema de suporte (14), uma nacela (16) montada na torre (12) e um rotor (18) que está acoplado à nacela (16). O rotor (18) inclui um cubo de rotação (20) e em pelo menos uma pá de rotor (22) acoplada a e se estendendo para fora do cubo (20). Na forma de realização de exemplo, o rotor (18) tem três pás de rotor (22). Em uma forma de realização alternativa, o rotor (18) inclui mais ou menos de três pás de rotor (22). Na forma de realização de exemplo, a torre (12) é fabricada em aço tubular para definir uma cavidade (não mostrada na Figura 1) entre um sistema de suporte (14) e a nacela (16). Em uma forma de realização alternativa, a torre (12) é qualquer tipo adequado de uma torre tendo qualquer altura

[053] As pás do rotor (22) são espaçadas em torno do cubo (20) para facilitar a rotação do rotor (18) para permitir que a energia cinética seja transferida do vento para energia mecânica utilizável e, subsequentemente, energia elétrica. As pás do rotor (22) são acopladas ao cubo (20) acoplando uma porção da raiz da pá (24) ao cubo (20) em uma pluralidade de regiões de transferência de carga (26). As regiões de transferência de carga (26) podem ter uma região de transferência de carga do cubo e uma região de transferência de carga da pá (ambas não mostrado na Figura 1). Cargas induzidas para as pás do rotor (22) são transferidas para o cubo (20) através das regiões de transferência de carga (26).

[054] Em uma forma de realização, as pás do rotor (22) têm um comprimento que varia de cerca de 15 metros (m) a cerca de 91 m. De forma alternativa, as pás do rotor (22) podem ter qualquer comprimento adequado que permite que a turbina eólica (10) funcione conforme descrito neste documento. Por exemplo, outros exemplos não limitativos de comprimentos de pá incluem 20 m ou menos, 37 m, 48,7 m, 50,2 m, 52,2 m ou um comprimento que é maior que 91 m. Conforme o vento atinge as pás do rotor (22) de uma direção do vento (28), o rotor (18) é girado em torno de um eixo da rotação (30). À medida que as pás do rotor (22) são giradas e sujeitas a forças centrífugas, as pás do rotor (22) também são submetidas a várias forças e momentos. Como tal, as pás do rotor (22) podem desviar e/ ou girar de uma posição neutra ou não defletida para uma posição defletida.

[055] Além disso, um ângulo de passo das pás do rotor (22), isto é, um ângulo que determina uma perspectiva das pás do rotor (22) em relação à direção do vento, pode ser alterado por um sistema de passo (32) para controlar a carga e a energia gerada pela turbina eólica (10) ajustando uma posição angular de pelo menos uma pá de rotor (22) em relação aos vetores de vento. Os eixos de passo (34) das pás do rotor (22) são mostrados. Durante a operação da turbina eólica (10), o sistema de passo (32) pode mudar um ângulo de passo das pás do rotor (22) de forma que as pás do rotor (22) sejam movidas para uma posição emplumada, de forma que a perspectiva de pelo menos uma pá de rotor (22) em relação aos vetores de vento fornece uma área de superfície mínima da pá de rotor (22) a ser orientada em direção aos vetores de vento, o que facilita a redução de uma velocidade de rotação e/ ou facilita uma parada do rotor (18).

[056] Na forma de realização de exemplo, um passo da pá de cada pá de rotor (22) é controlado individualmente por um controlador de turbina eólica (36) ou por um sistema de controle de passo (80). De forma alternativa, o passo da pá para todas as pás do rotor (22) pode ser controlado simultaneamente pelos ditos sistemas de controle.

[057] Além disso, na forma de realização de exemplo, conforme a direção do vento (28) muda, uma direção de guinada da nacela (16) pode ser girada em torno de um eixo de guinada (38) para posicionar as pás do rotor (22) em relação à direção do vento (28).

[058] Na forma de realização de exemplo, o controlador de turbina eólica (36) é mostrado como sendo centralizado dentro da nacela (16), no entanto, o controlador de turbina eólica (36) pode ser um sistema distribuído em toda a turbina eólica (10), no sistema de suporte (14), dentro de um parque eólico, e/ ou em um centro de controle remoto. O controlador de turbina eólica (36) inclui um processador (40) configurado para executar os métodos e/ ou as etapas aqui descritos. Além disso, muitos dos outros componentes descritos neste documento incluem um processador. Tal como aqui utilizado, o termo “processador” não está limitado a circuitos integrados referidos na técnica como um computador, mas refere-se amplamente a um controlador, um microcontrolador, um microcomputador, um controlador lógico programável (PLC), um circuito integrado específico de aplicação e outros circuitos programáveis, e esses termos são usados indistintamente aqui. Deve ser entendido que um processador e/ ou um sistema de controle também pode incluir memória, canais de entrada e/ ou canais de saída.

[059] A Figura 2 é uma vista em corte ampliada de uma porção da turbina eólica (10). Na forma de realização de exemplo, a turbina eólica (10) inclui a nacela (16) e o rotor (18) que está rotativamente acoplado à nacela (16). De forma mais específica, o cubo (20) do rotor (18) está rotativamente acoplado a um gerador elétrico (42) posicionado dentro da nacela (16) pelo eixo principal (44), uma caixa de engrenagens (166), um eixo de alta velocidade (48) e um acoplamento (50). Na forma de realização de exemplo, o eixo principal (44) está disposto pelo menos parcialmente coaxial a um eixo longitudinal (não mostrado) da nacela (16). Uma rotação do eixo principal (44) aciona a caixa de engrenagens (166) que, subsequentemente, aciona o eixo de alta velocidade (48) ao traduzir o movimento de rotação relativamente lento do rotor (18) e do eixo principal (44) para dentro um movimento de rotação relativamente rápido do eixo de alta velocidade (48). Este último é conectado ao gerador (42) para gerar energia elétrica com a ajuda de um acoplamento (50).

[060] A caixa de engrenagens (166) é parte de um sistema da caixa de engrenagens (160) que compreende pelo menos a caixa de engrenagens (166) e um ciclo de lubrificação (170) como mostrado na Figura 3. O ciclo de lubrificação (170) fornece lubrificante (168) para locais de lubrificação, tais como rolamentos e dentes de engrenagens, da caixa de engrenagens (166). Posteriormente, o lubrificante (168) é coletado na caixa de engrenagens (166), em particular em um reservatório de óleo (186) da caixa de engrenagens (166), então, pressurizado por uma bomba (182), filtrado por um dispositivo de filtro (102) e repetidamente fornecido aos locais de lubrificação. Além disso, a energia térmica gerada por e/ ou presente na caixa de engrenagens (166) pode ser transportada pelo ciclo de lubrificação (170) para um dispositivo de resfriamento (188) sendo disposto a jusante da caixa de engrenagens (166).

[061] O sistema da caixa de engrenagens (160) e o gerador (42) podem ser suportados por um quadro de estrutura de suporte principal da nacela (16), opcionalmente incorporada como um quadro principal (52). A caixa de engrenagens (166) pode incluir um compartimento da caixa de engrenagens (162) que está conectado ao quadro principal (52) por um ou mais braços de torque (103). Na forma de realização de exemplo, a nacela (16) também inclui um rolamento de suporte frontal principal (60) e um rolamento de suporte traseiro principal (62). Além disso, o gerador (42) pode ser montado no quadro principal (52) por meios de suporte de desacoplamento (54), em particular a fim de evitar que as vibrações do gerador (42) sejam introduzidas no quadro principal (52) e, assim, causando uma fonte de emissão de ruído.

[062] De preferência, o quadro principal (52) é configurado para suportar toda a carga causada pelo peso do rotor (18) e componentes da nacela (16) e pelo vento e cargas rotacionais e, além disso, para introduzir essas cargas na torre (12) da turbina eólica (10). O eixo de rotor (44), gerador (42), caixa de engrenagens (166), eixo de alta velocidade (48), acoplamento (50) e qualquer dispositivo de fixação, suporte e/ ou fixação associado, incluindo, mas não se limitando a, quadro (52) e rolamento de suporte frontal (60) e rolamento de suporte traseiro (62), às vezes são referidos como um trem de acionamento (64).

[063] A nacela (16) também pode incluir um mecanismo de acionamento de guinada (56) que pode ser usado para girar a nacela (16) e, assim, também o rotor (18) em torno do eixo de guinada (38) para controlar a perspectiva das pás do rotor (22) em relação à direção do vento (28).

[064] Para posicionar a nacela de forma adequada em relação à direção do vento (28), a nacela (16) também pode incluir pelo menos um mastro meteorológico (58) que pode incluir um cata-vento e anemômetro (nenhum mostrado na Figura 2). O mastro (58) fornece informações para o controlador de turbina eólica (36) que pode incluir direção do vento e/ ou velocidade do vento.

[065] Na forma de realização de exemplo, o sistema de passo (32) é pelo menos parcialmente disposto como um conjunto de passo (66) no cubo (20). O conjunto de passo (66) inclui um ou mais sistema de acionamento de passo (68) e pelo menos um sensor (70). Cada sistema de acionamento de passo (68) é acoplado a uma pá de rotor respectiva (22) (mostrada na Figura 1) para modular o ângulo de passo de uma pá de rotor (22) ao longo do eixo de passo (34). Apenas um dos três sistemas de acionamento de passo (68) é mostrado na Figura 2.

[066] Na forma de realização de exemplo, o conjunto de passo (66) inclui pelo menos um rolamento de passo (72) acoplado ao cubo (20) e a uma respectiva pá de rotor (22) (mostrada na Figura 1) para girar a respectiva pá de rotor (22) em torno do eixo de passo (34). O sistema de acionamento de passo (68) inclui um motor de acionamento de passo (74), uma caixa de engrenagens de acionamento de passo (76) e um pinhão de acionamento de passo (78). O motor de acionamento de passo (74) é acoplado à caixa de engrenagens de acionamento de passo (76) de forma que o motor de acionamento de passo (74) transmita força mecânica à caixa de engrenagens de acionamento de passo (76). A caixa de engrenagens de acionamento de passo (76) é acoplada ao pinhão de acionamento de passo (78) de forma que o pinhão de acionamento de passo (78) seja girado pela caixa de engrenagens de acionamento de passo (76). O rolamento de passo (72) é acoplado ao pinhão de acionamento de passo (78) de forma que a rotação do pinhão de acionamento de passo (78) causa uma rotação do rolamento de passo (72).

[067] O sistema de acionamento de passo (68) é acoplado ao controlador de turbina eólica (36) para ajustar o ângulo de passo de uma pá de rotor (22) após o recebimento de um ou mais sinais do controlador de turbina eólica (36). Na forma de realização de exemplo, o motor de acionamento de passo (74) é qualquer motor adequado acionado por energia elétrica e/ ou um sistema hidráulico que permite que o conjunto de passo (66) funcione conforme descrito neste documento. De forma alternativa, o conjunto de passo (66) pode incluir qualquer estrutura, configuração, arranjo e/ ou componentes adequados, tais como, mas não se limitando a, cilindros hidráulicos, molas e/ ou servomecanismos. Em certas formas de realização, o motor de acionamento de passo (74) é acionado por energia extraída de uma inércia rotacional do cubo (20) e/ ou uma fonte de energia armazenada (não mostrada) que fornece energia aos componentes da turbina eólica (10)

[068] O conjunto de passo (66) também inclui um ou mais sistemas de controle de passo (80) para controlar o sistema de acionamento de passo (68) de acordo com sinais de controle do controlador de turbina eólica (36), no caso de situações priorizadas específicas e/ ou durante velocidade excessiva do rotor (18). Na forma de realização de exemplo, o conjunto de passo (66) inclui pelo menos um sistema de controle de passo (80) acoplado comunicativamente a um respectivo sistema de acionamento de passo (68) para controlar o sistema de acionamento de passo (68) independentemente do controlador de turbina eólica (36). Na forma de realização de exemplo, o sistema de controle de passo (80) é acoplado ao sistema de acionamento de passo (68) e a um sensor (70). Durante a operação normal da turbina eólica (10), o controlador de turbina eólica (36) controla o sistema de acionamento de passo (68) para ajustar um ângulo de passo das pás do rotor (22).

[069] Em uma forma de realização, em particular quando o rotor (18) opera em velocidade excessiva do rotor, o sistema de controle de passo (80) substitui o controlador de turbina eólica (36), de forma que o controlador de turbina eólica (36) não mais controle o sistema de controle de passo (80) e o sistema de acionamento de passo (68). Assim, o sistema de controle de passo (80) é capaz de fazer com que o sistema de acionamento de passo (68) mova a pá de rotor (22) para uma posição emplumada para reduzir a velocidade de rotação do rotor (18).

[070] De acordo com uma forma de realização, um gerador de energia (84), por exemplo, compreendendo uma bateria e/ ou capacitores elétricos, está disposto em ou dentro do cubo (20) e é acoplado ao sensor (70), ao sistema de controle de passo (80) e ao sistema de acionamento de passo (68) para fornecer uma fonte de energia para esses componentes. Na forma de realização de exemplo, o gerador de energia (84) fornece uma fonte contínua de energia para o conjunto de passo (66) durante a operação da turbina eólica (10). Em uma forma de realização alternativa, o gerador de energia (84) fornece energia para o conjunto de passo (66) apenas durante um evento de perda de energia elétrica da turbina eólica (10). O evento de perda de energia elétrica pode incluir perda ou queda da rede de energia, mau funcionamento de um sistema elétrico da turbina eólica (10) e/ ou falha do controlador de turbina eólica (36). Durante o evento de perda de energia elétrica, o gerador de energia (84) opera para fornecer energia elétrica ao conjunto de passo (66) de forma que o conjunto de passo (66) possa operar durante o evento de perda de energia elétrica.

[071] Na forma de realização de exemplo, o sistema de acionamento de passo (68), o sensor (70), o sistema de controle de passo (80), cabos e o gerador de energia (84) estão cada um posicionados em uma cavidade (86) definida por uma superfície interna (88) do cubo (20). Em uma forma de realização alternativa, os referidos componentes são posicionados em relação a uma superfície externa (90) do cubo (20) e podem ser acoplados, direta ou indiretamente, à superfície externa (90).

[072] A Figura 3 é uma representação esquemática de uma forma de realização de um sistema de filtro (100) para o sistema da caixa de engrenagens (160) da turbina eólica (10). De forma específica, o ciclo de lubrificação (170) é esquematicamente representado, em que o ciclo de lubrificação (170) permite um fluxo cíclico de lubrificante (168) de um reservatório (180) a uma bomba (182), que pressuriza e transporta o lubrificante (168) através de um duto a montante (172) em direção a uma porta de entrada (124) de um dispositivo de filtro (102) de um sistema de filtro (100). Depois de ser filtrado por um filtro de óleo (150) do dispositivo de filtro (102), o lubrificante (168) entra em um duto a jusante (174) passando por uma porta de saída (134) e uma válvula de retenção (184). O duto a jusante (174) conecta o sistema de filtro (100) com a caixa de engrenagens (166) tendo um volume da caixa de engrenagens (164) dentro do compartimento da caixa de engrenagens (162). Em particular, o duto a jusante (174) está conectado a canais de orientação não mostrados no compartimento da caixa de engrenagens (162), que conectam o duto a jusante (174) com os locais de lubrificação. Depois de ter lubrificado os locais de lubrificação, o lubrificante (168) é coletado na caixa de engrenagens (166), por exemplo, na parte inferior do volume da caixa de engrenagens (164), em particular no reservatório de óleo (168). Mais adiante, o lubrificante flui através do dispositivo de resfriamento (188) antes de entrar novamente no reservatório (180).

[073] O dispositivo de filtro (102) está configurado para receber o filtro de óleo (150) em um volume de filtro (112) do compartimento de filtro (110), em que o compartimento de filtro (110) pode ser estruturado em uma porção de volume (120) e uma porção da tampa (140). A porção da tampa (140) pode ser montada sobre a porção de volume (120) de forma que o volume de filtro (112) seja hermeticamente vedado em relação ao ambiente. No entanto, o volume de filtro (112) está conectado ao duto a montante (172) por meio da porta de entrada (124), ao duto a jusante (174) por meio da porta de saída (134) e, opcionalmente, ao volume da caixa de engrenagens (164) por meio de uma porta de pressão (144).

[074] A porção de volume (120) consiste em pelo menos uma parte abrangente (122), de preferência tendo uma forma cilíndrica, e de uma parte inferior (132), em que a parte inferior (132) está conectada a um lado inferior (126) da parte abrangente (120).

[075] De acordo com este exemplo específico, no entanto, mas não limitado à porta de saída (134) está disposta na parte inferior (132). Além disso, a válvula de retenção (184) pode ser disposta diretamente na porta de saída (134) e/ ou na parte inferior (132), e/ ou a válvula de retenção (184) pode ser integrada na parte inferior (132).

[076] A porção da tampa (140) pode compreender a porta de pressão (144) e pode ser montada em um lado superior (128) da porção de volume (120) de uma maneira de vedação, por exemplo, aparafusando a porção da tampa (140) em uma rosca (142) da porção de volume (120).

[077] O duto a jusante (174) conecta a caixa de engrenagens (166) com a porta de saída (134) e/ ou com a válvula de retenção (184), em que o duto a montante (172) fornece uma conexão direta da bomba (182) ao volume de filtro (112). De acordo com esta forma de realização específica, a caixa de engrenagens (166) compreende o cárter de óleo (186), o dispositivo de resfriamento (188) está disposto a jusante da caixa de engrenagens (166) e a montante do reservatório (180) e a bomba (182) é colocada a jusante do reservatório (180) e a montante do dispositivo de filtro (102) e da caixa de engrenagens (166).

[078] No entanto, e de acordo com uma forma de realização, a presente invenção inclui explicitamente ciclos de lubrificação tendo uma configuração diferente, por exemplo, um ciclo de lubrificação tendo um dispositivo de resfriamento localizado a jusante da bomba (182), ou, em que a caixa de engrenagens não compreenderia um reservatório de óleo (186), e/ ou, em que o reservatório não é fornecido ou está localizado em uma posição diferente dentro do ciclo de lubrificação.

[079] Durante a operação normal da turbina eólica (10), portanto, a turbina eólica (10) está gerando energia ou pelo menos seu rotor (18) está girando, a porção da tampa (140) está firmemente montada na porção de volume (120) e o filtro de óleo (150) está disposto no volume de filtro (112) do compartimento de filtro (110). Com isso, o filtro de óleo (150) divide o volume de filtro (112) em um volume de entrada (114) sendo conectado à porta de entrada (124) e em um volume de saída (116) sendo conectado à porta de saída (134). Para este propósito, meios de vedação inferior (152) e meios de vedação superior (154) são fornecidos a fim de criar uma conexão vedada entre uma superfície inferior do filtro de óleo (150) e uma superfície inferior interna da parte inferior (132) e para criar uma conexão vedada entre uma superfície superior do filtro de óleo (150) e uma superfície da tampa interna da porção da tampa (140). Estas conexões de vedação entre o filtro de óleo (150) e a parte inferior (132) e a porção da tampa (140) evitam que o lubrificante desvie do filtro de óleo (150) diretamente do volume de entrada (114) para o volume de saída (116).

[080] Além disso, durante a operação normal, a porta de pressão (144) é conectada ao volume da caixa de engrenagens (164) usando um duto de compensação (178).

[081] De acordo com uma forma de realização, a porta de pressão (144) está disposta de tal forma na porção da tampa (140) que a porta de pressão (144) está conectada ao volume de entrada (114). Portanto, o ar possivelmente sendo transportado da bomba (182) para o volume de entrada (114) pode escapar do dispositivo de filtro (102) e desviar o filtro de óleo (150) diretamente para o volume da caixa de engrenagens (164). De preferência, a conexão entre o volume de filtro (112) e o volume da caixa de engrenagens (164), por exemplo, o duto de compensação (178), a porta de pressão (144) e/ ou uma porta de pressão disposta no volume da caixa de engrenagens (164) a/ ou são concretizados de forma que o lubrificante (168) seja efetivamente impedido de passar através da referida conexão, em particular do volume de filtro (112) para o volume da caixa de engrenagens (164), onde um fluido gasoso, por exemplo, ar, pode passar. Com isso, é garantido que os locais de lubrificação sejam constantemente fornecidos com lubrificante (168) e que um fluido gasoso, como o ar, não alcance os referidos locais de lubrificação, resultando possivelmente em uma lubrificação ineficaz e possíveis danos.

[082] Além disso, o sistema de filtro (100) compreende um dispositivo de pressurização (200) que pode ser conectado ao volume de filtro (112) através da porta de pressão (144) e através de uma porta de interface (202) do dispositivo de aumento de pressão (200). O dispositivo de pressurização (200) compreende pelo menos meios de fornecimento de gás, neste exemplo, um cartucho de gás (204) e pode ainda compreender uma válvula de ajuste de pressão (206) e/ ou um medidor de pressão (208).

[083] De acordo com a forma de realização da Figura 3 à Figura 8, o dispositivo de pressurização (200) pode ser realizado como um dispositivo separado que pode ser colocado em conexão com o dispositivo de filtro (102) se o filtro de óleo (150) precisar ser substituído

[084] De acordo com uma forma de realização adicional e/ ou alternativa (não mostrada), um dispositivo de pressurização pode ser conectado firmemente ao dispositivo de filtro ou talvez até mesmo um componente integral do dispositivo de filtro.

[085] A Figura 4 à Figura 8 representam várias etapas de um método para trocar o filtro de óleo (150) do sistema de filtro (100), em que a invenção não é limitada à totalidade das etapas apresentadas, mas também uma seleção de etapas pode servir suficientemente ao propósito da presente invenção.

[086] A Figura 4 mostra o sistema de filtro (100), em que, de acordo com uma etapa opcional (300), o duto de compensação (178) está desconectado da caixa de engrenagens (166).

[087] Antes disso, uma etapa opcional de encerrar a operação da turbina eólica e/ ou uma etapa opcional de desativar com segurança a bomba (182) pode ser conduzida. Em particular, a desativação segura da bomba (182) resulta em que a bomba (182) não pode ser ativada por meio de outro controlador ou unidade de controle, como o controlador de turbina eólica (36).

[088] De acordo com outra etapa (302), o dispositivo de pressurização (200) é conectado à porta de pressão (144), em particular usando o duto de compensação (178), por exemplo, sua extremidade que anteriormente estava conectada à caixa de engrenagens (166)

[089] De acordo com a forma de realização de um dispositivo de pressurização integrado no dispositivo de filtro, a etapa (302) de conexão de um dispositivo de pressurização com uma porta de pressão é conduzida permanentemente, de forma específica pelo projeto integrado, mesmo se houver meios de válvula sendo fornecidos entre os meios de alimentação do dispositivo de pressurização e o volume de filtro.

[090] Depois de ter estabelecido uma conexão entre o dispositivo de pressurização (200) e o dispositivo de filtro (102), uma etapa (304) de aplicação de gás pressurizado no volume de filtro (112), em particular no volume de entrada (114) para descarregar (308) o lubrificante (168), como mostrado na Figura 5. Isso pode ser executado abrindo a válvula de ajuste de pressão (206) do dispositivo de pressurização (200). Na verdade, o lubrificante (168) estando presente no volume de entrada (114) e no volume de saída (116) é forçado a deixar o volume de filtro (112) através da porta de saída (134) e a válvula de retenção (184).

[091] Enquanto uma pressão dentro do volume de filtro (112) - causada pelo dispositivo de pressurização (200) - for maior do que uma pressão no duto a jusante (174), o nível de lubrificante é reduzido (306). Quando um nível do lubrificante (168) no volume de filtro (112) está abaixo de um limite predefinido, a aplicação de gás pressurizado é terminada (310), por exemplo, fechando a válvula de ajuste de pressão (206). De preferência, a terminação (310) é conduzida quando essencialmente todo o lubrificante (168) - por exemplo, mais de 90 por cento do volume de filtro (112) - foi descarregado (308) como mostrado na Figura 6.

[092] Conforme representado na Figura 7 a porção da tampa (140) é removida por uma etapa (312), de preferência, em que antes da etapa (312) uma etapa de equalização de uma pressão dentro do volume de filtro (112) e uma pressão do ambiente é conduzida, por exemplo, liberando o excesso de pressão do volume de filtro (112). Esta medida aumenta a segurança do pessoal de manutenção.

[093] Agora, o filtro de óleo (150) deve ser substituído (314) removendo-o (315) do volume de filtro (112) e substituindo-o (316) por um novo filtro de óleo (158) ou filtro de óleo limpo (150) (ver Figuras 7 e 8).

[094] Tendo o filtro de óleo substituído (158) disposto no volume de filtro (112), a porção da tampa (140) pode ser remontada na porção de volume (120). Opcionalmente, o mais cedo depois de ter terminado (310) a aplicação de gás, o dispositivo de pressurização (200) - se adequado - pode ser desconectado (318) do dispositivo de filtro (102). Em particular, se o dispositivo de pressurização (200) foi conectado à porta de pressurização (144) usando o duto de compensação (178), o dito duto de compensação (178) pode ser reconectado à caixa de engrenagens (166).

[095] Finalmente, a desativação segura da bomba de óleo (182) pode ser desativada e a operação da turbina eólica (10) pode ser retomada.

[096] Esta descrição escrita usa exemplos para divulgar a invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, incluindo a fabricação e o uso de quaisquer dispositivos ou sistemas e a execução de quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem aos técnicos no assunto, por exemplo, a forma de realização está fechando um dispositivo de pressurização integrado no dispositivo de filtro (102). Esses outros exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações se eles incluem elementos que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se eles incluem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

[097] A presente invenção não está limitada às formas de realização e modificações descritas acima e pode ser incorporada em várias formas dentro de sua essência, por exemplo, as características técnicas das formas de realização e modificações correspondentes às características técnicas de acordo com as realizações descritas na seção de descrição resumida da invenção pode ser substituído ou combinado conforme apropriado para resolver alguns ou todos os problemas descritos acima ou obter alguns ou todos os efeitos descritos acima, por exemplo, a etapa de equalização de pressão pode ser integrada na etapa (310) de encerramento da aplicação de gás no volume de filtro (112). De acordo com outro exemplo, a presente invenção não é limitada a uma turbina eólica compreendendo tal sistema da caixa de engrenagens, mas também em aparelhos e máquinas tendo um sistema da caixa de engrenagens, por exemplo, uma caixa de engrenagens de um navio oceânico.

[098] As características técnicas também podem ser omitidas conforme apropriado, a menos que sejam descritas como essenciais neste relatório descritivo.

Claims

SISTEMA DE FILTRO (100) para trocar um filtro de óleo (150) de um dispositivo de filtro (102) de um sistema da caixa de engrenagens (160), o sistema de filtro (100) caracterizado por compreender:
- - o dispositivo de filtro (102) tendo um compartimento de filtro (110) incluindo uma porção de volume (120) e uma porção da tampa (140), ambas definindo um volume de filtro (112) para receber o filtro de óleo (150), uma porta de entrada (124) sendo conectável a um duto a montante (172) de um ciclo de lubrificação (170) do sistema da caixa de engrenagens (160), uma porta de saída (134) sendo conectável a um duto a jusante (174) do ciclo de lubrificação (170), e uma porta de pressão (144) para aplicar pressão ao volume de filtro (112),
- - um dispositivo de pressurização (200) incluindo uma porta de interface (202) sendo conectável à porta de pressão (144) e meios de alimentação (204) para fornecer gás pressurizado para o compartimento de filtro (110).
SISTEMA DE FILTRO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela porta de pressão (144) ser conectável a um volume da caixa de engrenagens (164) da caixa de engrenagens (166), em particular por um duto de compensação (178), ou em que o dispositivo de pressurização é formado integralmente por um componente do dispositivo de filtro, de forma que a porta de pressão e a porta de interface sejam funcionalmente fundidas uma com a outra.
SISTEMA DE FILTRO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por compreender uma válvula de retenção (184) sendo conectada à porta de saída (134) a jusante do volume de filtro (112) para evitar lubrificante (168) de fluir do duto a jusante (174) para o volume de filtro (112).
SISTEMA DE FILTRO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela caixa de engrenagens (166) ser uma caixa de engrenagens (166) de uma turbina eólica (10), e em que o volume de filtro (112) é de pelo menos 5 litros, em particular pelo menos 10 litros, de preferência pelo menos 15 litros.
SISTEMA DE FILTRO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por:
- - a porção de volume (120) ser formada por uma parte abrangente longitudinal, de preferência cilíndrica (122) e por uma parte inferior (132) sendo conectada a um lado inferior (126) da parte abrangente (122),
- - a porta de saída (134) estar disposta, de preferência de forma central, na parte inferior (132), e a porta de entrada (124) está disposta na parte abrangente (122),
- - a porção da tampa (140) poder ser montada de maneira vedada em um lado superior (128) da parte abrangente (122) localizada oposta ao lado inferior (126), e/ ou
- - a porta de pressão (144) estar disposta na porção da tampa (140).
SISTEMA DE FILTRO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que porção da tampa (140) é montada na porção de volume (120), o sistema de filtro (100) caracterizado por compreender:
- - um filtro de óleo, de preferência cilíndrico (150) sendo disposto dentro do compartimento de filtro (110);
- - meios de vedação superior (154) sendo efetivamente dispostos entre uma superfície superior do filtro de óleo (150) e uma superfície da tampa interna da porção da tampa (140); e
- - meios de vedação inferior (152) sendo efetivamente dispostos entre uma superfície inferior do filtro de óleo (150) e uma superfície inferior interna da parte inferior (132);
- - em que o compartimento de filtro (110), o filtro de óleo (150), o meio de vedação inferior (154) e o meio de vedação superior (154) são configurados de forma que o volume de filtro (112) seja dividido pelo filtro de óleo (150) em um volume de entrada (114) e um volume de saída (116), e em que o lubrificante (158) flui da porta de entrada (124) através do volume de entrada (114) e através do volume de saída (116) para a porta de saída (134) é forçado a fluir radialmente através do filtro de óleo (150), em particular de forma que o lubrificante (158) seja impedido de contornar o filtro de óleo (150) ao longo de uma de suas superfícies.
SISTEMA DE FILTRO (100), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela porta de pressão (144) estar, em particular de forma exclusiva, conectada ao volume de entrada (114), e/ ou em que a válvula de retenção (184) está conectada ao volume de saída (116).
SISTEMA DE FILTRO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo dispositivo de pressurização (200) compreender meios de redução de pressão configurados de tal forma e/ ou em que os meios de alimentação (204) são configurados de forma que uma pressão relativa do gás fornecido aplicável no volume de filtro (112), em particular no volume de entrada (114), não excede 0,4 MPa (4 bar), em particular não excede 0,25 MPa (2,5 bar), de preferência não excede 0,2 MPa (2 bar).
SISTEMA DE CAIXA DE ENGRENAGENS (160) PARA UMA TURBINA EÓLICA (10), o sistema da caixa de engrenagens (160) caracterizado por compreender pelo menos uma caixa de engrenagens (166) tendo um volume da caixa de engrenagens (164) e um ciclo de lubrificação (170) para fornecer um fluxo circulante de lubrificante (168) para locais de lubrificação da caixa de engrenagens (166), o ciclo de lubrificação (170) compreendendo pelo menos:
- - um sistema de filtro (100) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8;
- - uma bomba (182) para pressurizar o lubrificante (166) pelo menos parcialmente dentro do ciclo de lubrificação (170),
- - meios de duto de conexão incluindo o duto a montante (172) conectado à porta de entrada (130) e o duto a jusante (174) conectado à porta de saída (134), em que os meios de duto de conexão (176) são configurados para permitir o fluxo circulante de lubrificante (168) entre o sistema de filtro (100), o volume da caixa de engrenagens (164) e a bomba (182)
SISTEMA DE CAIXA DE ENGRENAGENS (160), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender um duto de compensação (178) conectando a porta de pressão (144) ao volume da caixa de engrenagens (164), em que o duto de compensação (178) é montado de forma destacável à porta de pressão (144) e/ ou para o volume da caixa de engrenagens (164).
TURBINA EÓLICA (10), caracterizada por compreender um rotor de turbina (18) incluindo um cubo (20) e pelo menos uma pá de rotor (22) montada em um eixo da turbina rotativo (44), em que a pá de rotor (22) está disposta de forma rotativa em torno de seu eixo longitudinal no cubo (20), um gerador de indução (42) tendo um estator e um rotor e um sistema da caixa de engrenagens (160), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 10, para acoplar o gerador (42) ao eixo da turbina (44) para rotação com o mesmo.
MÉTODO PARA TROCAR UM FILTRO DE ÓLEO (150) DE UM SISTEMA DE CAIXA DE ENGRENAGENS (160), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 10, o método caracterizado por compreender as etapas:
conectar (302) o dispositivo de pressurização (200) à porta de pressão (144);
aplicar (304) gás pressurizado ao volume de filtro (112), em particular ao volume de entrada (114), para descarregar o lubrificante (308) do volume de filtro (112);
remover (312) a porção da tampa (140);
substituir (314) o filtro de óleo (150), em particular através da remoção (315) do filtro de óleo (150) e inserindo (316) um novo filtro de óleo (158) ou o filtro de óleo limpo (150); e
remontar (320) a porção da tampa (140) à porção de volume (120).
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender a etapa:
- - desativar com segurança a bomba (182), pelo menos antes da etapa de remoção (312) da porção da tampa (140), em particular antes da etapa de aplicação de gás pressurizado (304).
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizado por compreender pelo menos uma das etapas: (310) quando um nível do lubrificante (168) dentro do volume de filtro (112) está abaixo de um limite predefinido, encerrar (310) a aplicação de gás pressurizado; e/ ou
- - conduzir a equalização de pressão entre o volume de filtro (112) e um ambiente, em particular antes da etapa c).
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado por compreender pelo menos uma das etapas:
- - encerrar a geração de energia da turbina eólica (10) e, em particular, operar a turbina eólica (10) em uma operação ociosa;
- - desconectar (300) o duto de compensação (178) da porta de pressão (144) e/ ou do volume da caixa de engrenagens (164);
- - encerrar a desativação da bomba (182), em particular após ter remontado (320) a porção da tampa (140) à porção de volume (120); e/ ou
- - reconectar (322) o duto de compensação (178) com a porta de pressão (144) e/ ou com o volume da caixa de engrenagens (164).