BR112019019244A2 - sistema de lubrificação para um trem de acionamento de uma turbina eólica - Google Patents

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Abstract

a presente invenção refere-se a um sistema de lubrificação para um trem de acionamento de uma turbina eólica que compreende uma caixa de engrenagens (103). a caixa de engrenagens (103) tem um primeiro estágio (110) com um primeiro nível de óleo interno (122) e um segundo estágio (112) com um segundo nível de óleo interno (126). o segundo nível de óleo interno (126) está em um nível geodésico mais alto que o primeiro nível de óleo interno (122). a caixa de engrenagens (103) compreende adicionalmente uma passagem de fornecimento (128) para fornecer óleo do primeiro estágio (110) para o segundo estágio (112) da caixa de engrenagens (103).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO PARA UM TREM DE ACIONAMENTO DE UMA TURBINA EÓLICA.
CAMPO [001] A presente invenção refere-se a um sistema de lubrificação para um trem de acionamento de uma turbina eólica compreendendo uma caixa de engrenagens com dois ou mais estágios.
ANTECEDENTES [002] Os trens de acionamento para turbinas eólicas, bem como os trens de acionamento com uma caixa de engrenagens de dois estágios são bem conhecidos.
[003] As turbinas eólicas são geralmente configuradas e operadas em locais remotos que não podem ser alcançados rapidamente, por exemplo, turbinas eólicas que fazem parte de um parque eólico offshore. Portanto, as turbinas eólicas precisam de um sistema de lubrificação que proveja ampla lubrificação o tempo todo, especialmente quando a turbina for operada em inatividade sem conexão à rede, que é o caso logo após a instalação da turbina eólica, antes da conclusão do comissionamento e da conexão à rede ser estabelecida ou quando a turbina tiver perdido a conexão com a rede devido a outras circunstâncias. Nessas situações, a lubrificação das engrenagens e mancais deve ser obtida sem que haja potência auxiliar disponível.
[004] Por esse motivo, os trens de acionamento geralmente compreendem cárteres de óleo configurados para prover a lubrificação necessária aos respectivos componentes. O problema na caixa de engrenagens é que o nível de óleo do cárter de óleo da caixa de engrenagens é limitado pelas vedações no eixo de entrada e no eixo de saída da caixa de engrenagens, que não permitem aumentar o nível do cárter acima do ponto mais baixo da vedação. Em um design de caixa de engrenagens-padrão, isso significa que apenas uma parte da caixa
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2/31 de engrenagens dos dois estágios pode ser lubrificada pelo cárter de óleo.
SUMÁRIO [005] É um objetivo da invenção prover um sistema de lubrificação aprimorado para um trem de acionamento de uma turbina eólica.
[006] Um sistema de lubrificação para um trem de acionamento de uma turbina eólica compreende uma caixa de engrenagens. A caixa de engrenagens possui um primeiro estágio com um primeiro nível de óleo interno e um segundo estágio com um segundo nível de óleo interno. O segundo nível de óleo interno está em um nível geodésico mais alto que primeiro nível de óleo interno. A caixa de engrenagens compreende adicionalmente uma passagem de fornecimento para o fornecimento de óleo do primeiro estágio para o segundo estágio da caixa de engrenagens.
[007] O óleo na passagem de fornecimento pode ser acionado apenas pela gravidade do primeiro estágio para o segundo estágio da caixa de engrenagens.
[008] O primeiro estágio e o segundo estágio podem ser pelo menos parcialmente separados por uma parede de separação para o sistema de lubrificação.
[009] A passagem de fornecimento pode compreender um canal na parede de separação.
[0010] A passagem de fornecimento pode ser uma passagem externa para fora da parede de separação.
[0011] O primeiro estágio pode compreender um dispositivo de deflexão para direcionar o óleo do primeiro estágio para uma entrada da passagem de fornecimento.
[0012] O dispositivo de deflexão pode estar localizado em um nível geodésico mais alto que o segundo nível de óleo interno.
[0013] O dispositivo de deflexão pode ser provido na parede de
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3/31 separação na lateral do primeiro estágio.
[0014] O dispositivo de deflexão pode ser uma placa presa à parede de separação.
[0015] O dispositivo de deflexão pode ser um recipiente com uma extremidade superior aberta que coleta óleo distribuído por engrenagens rotativas no primeiro estágio.
[0016] A caixa de engrenagens pode ainda compreender um canal de refluxo para o fornecimento de óleo do segundo estágio para o primeiro estágio da caixa de engrenagens.
[0017] O canal de refluxo pode ser um canal de refluxo interno.
[0018] O canal de refluxo pode ser um canal de refluxo externo.
[0019] O segundo estágio pode compreender um dispositivo de transbordamento para canalizar o óleo que excede um segundo nível de óleo interno máximo do segundo estágio para uma entrada do canal de refluxo.
[0020] O sistema de lubrificação pode ainda compreender um reservatório de óleo com uma saída, uma válvula de fornecimento, uma válvula de drenagem e uma caixa de engrenagens com uma entrada e saída de óleo. O reservatório de óleo pode ser acoplado à válvula de fornecimento e a válvula de fornecimento pode ser acoplada à entrada da caixa de engrenagens. A saída de óleo da caixa de engrenagens pode ser acoplada à válvula de drenagem. A válvula de fornecimento pode ser configurada para abrir no estado fora da rede da turbina eólica e a válvula de drenagem pode ser configurada para fechar no estado fora da rede da turbina eólica.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0021] A figura 1 é um desenho esquemático simplificado de uma turbina eólica, [0022] figura 2 é uma vista em perspectiva simplificada no trem de acionamento da turbina eólica da figura 1 compreendendo um sistema
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4/31 de lubrificação de acordo com uma modalidade da presente invenção, [0023] figura 3 é uma vista em perspectiva simplificada no sistema de lubrificação da modalidade da figura 2, [0024] figura 4 é um diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a operação do sistema de lubrificação de acordo com modalidades para um modo de turbina eólica com conexão à rede, [0025] figura 5 é um diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a operação da seção da caixa de engrenagens do sistema de lubrificação da modalidade da figura 4 para um modo de turbina eólica sem conexão à rede, [0026] figura 6 é um diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a operação da seção do eixo principal e do gerador do sistema de lubrificação da modalidade da figura 4 para um modo de turbina eólica sem conexão à rede, [0027] figura 7 é uma vista em corte detalhada e simplificada do mancai dianteiro principal do arranjo do eixo principal da modalidade da figura 2, [0028] figura 8 é uma vista em corte detalhada e simplificada do mancai traseiro principal do arranjo do eixo principal da modalidade da figura 2, [0029] figura 9 é uma vista em corte simplificada do mancai dianteiro principal da figura 2, [0030] figura 10 é uma vista em corte simplificada da caixa de engrenagens da modalidade da figura 2, mostrando um dispositivo de deflexão e uma passagem de fornecimento, bem como um dispositivo de transbordamento e uma passagem de refluxo, [0031] figura 11 é uma vista detalhada simplificada do dispositivo de deflexão e passagem de fornecimento da figura 10, [0032] figura 12 é uma vista detalhada simplificada do dispositivo de transbordamento e passagem de refluxo da figura 10,
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5/31 [0033] figura 13 é uma vista em perspectiva simplificada da caixa de engrenagens, incluindo sua tubulação de retorno da modalidade da figura 2, [0034] figura 14 é um diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a tubulação de retorno da seção da caixa de engrenagens de acordo com a modalidade da figura 13, [0035] figura 15 é uma vista em perspectiva simplificada da tubulação de retorno da figura 13, [0036] figura 16 é um diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a tubulação de retorno de uma seção da caixa de engrenagens de acordo com uma modalidade adicional, [0037] figura 17 é um diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a tubulação de retorno de uma seção da caixa de engrenagens com um único nível de óleo de acordo com uma modalidade adicional, [0038] figura 18 é um diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a tubulação de retorno de uma seção da caixa de engrenagens com um único nível de óleo de acordo com uma modalidade adicional, [0039] figura 19 é uma vista em perspectiva simplificada da tubulação de retorno da seção da caixa de engrenagens de acordo com a modalidade da figura 18, [0040] figura 20 é uma vista em perspectiva simplificada da tubulação de retorno da seção da caixa de engrenagens de acordo com uma modalidade adicional, e [0041] figura 21 é uma vista em perspectiva simplificada da tubulação de retorno da seção da caixa de engrenagens de acordo com a modalidade da figura 20.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES [0042] A figura 1 mostra uma turbina eólica 10 compreendendo
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6/31 uma nacele 12 com um trem de acionamento 100 no topo de uma torre 14 e três pás do rotor 16 conectadas de maneira acionada ao trem de acionamento 100.
[0043] A turbina eólica 10 pode ser parte de um parque eólico, mais particularmente um parque eólico offshore.
[0044] A figura 2 é uma vista em perspectiva simplificada do trem de acionamento 100 compreendendo um sistema de lubrificação 200 de acordo com uma modalidade. O trem de acionamento 100 compreende um arranjo de eixo principal 101 incluindo um mancai de eixo principal, uma caixa de engrenagens 103 e um gerador 104. Existe ainda um sistema de lubrificação 200 que compreende, entre outros, um tanque de líquido (óleo) de lubrificação principal 201 incluindo bombas de óleo principais 216 e filtros de óleo 215, um trocador de calor 202 de líquido-água (óleo-água) de lubrificação, filtros offline 203 e um reservatório de líquido principal (óleo) de lubrificação 204, bem como vários arranjos de tubulação, como por exemplo a tubulação de retorno 205 do mancai de eixo principal e a tubulação de retorno 206 da caixa de engrenagens. Além disso, existe um bloco de distribuição de óleo 218 (vide figura 3) para distribuir o óleo.
[0045] Nesta modalidade, existem três bombas de óleo 216 em paralelo. Duas bombas cobrem o fluxo total e uma bomba é redundante. As bombas de óleo 216 são acionadas por um conversor de frequência (não mostrado). O fluxo de óleo é uma função da temperatura do óleo. Um valor típico ou nominal para o fluxo de óleo é 475 l/min (litros por minuto). Este valor compreende um fluxo de óleo de 400 l/min para a caixa de engrenagens 103, um fluxo de óleo de 60 l/min para o mancal/arranjo de eixo principal 101 e um fluxo de óleo de 15 l/min para os mancais do gerador e estria de estágio de alta velocidade (HSS) 104. Existem três cartuchos de filtro adicionais 215 em paralelo, incluindo um filtro fino com um tamanho de 10 pm e um filtro
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7/31 grosso de segurança com um tamanho de 50 μιτι. O volume mínimo de óleo é de cerca de 1900 I (+ 20% de ar). Há adicionalmente uma válvula de alívio de segurança e filtros de ar. O sistema tem uma capacidade de aquecimento imerso de 15 kW. Ele é configurado contra queima de óleo e os componentes são dimensionados para um período de manutenção de dois anos.
[0046] A figura 3 é uma vista em perspectiva simplificada no sistema de lubrificação 200 da modalidade da figura 2. O sistema de lubrificação 200 é mostrado em mais detalhes, enquanto os componentes do trem de acionamento 100 são omitidos. Existe uma tubulação de entrada 301 para o mancai de eixo principal, uma tubulação de entrada 302 para a caixa de engrenagens e uma tubulação de entrada 303 para o gerador. Existe também um circuito fluídico 250 para um líquido, em particular água-glicol, que serve para aquecer ou resfriar o líquido de lubrificação, isto é, o óleo. O circuito fluídico 250 compreende um trocador de calor água-glicol/ar 207, um reservatório para o água-glicol 209, uma bomba 208 para o circuito fluídico 250 e algumas tubulações 210, 211 e 212 para acoplar o trocador de calor de águaglicol/ar 207, o reservatório 209 e a bomba 208 um para o outro e para o trocador de calor de óleo/água 202 para aquecer ou resfriar o óleo.
[0047] O processo de aquecimento de óleo após uma partida a frio da turbina eólica compreende os seguintes estágios. Inicialmente, a temperatura do óleo no interior do tanque de óleo principal 201 é maior que menos 10 °C e mais baixa que mais 10 °C. Os aquecedores imersos de 15 kW do tanque de óleo principal 201 são iniciados. A bomba offline é iniciada para agitar o óleo. Neste estágio, não há óleo bombeado para os componentes do trem de acionamento 100, ou seja, para a caixa de engrenagens 103, os mancais de eixo principal 101 e do gerador 104. No circuito de glicol - água 250, a bomba de circuito de glicol - água 208 inicia e um aquecedor de água - glicol de 30 kW 207
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8/31 é iniciado. A temperatura de água-glicol é regulada entre 30 °C e 32 °C. Uma válvula termostática de água-glicol é fechada (faixa de válvulas de 35 °C a 40 °C). A temperatura do óleo no interior do tanque de óleo principal 201 é então mais alta que 10 °C e mais baixa que 35 °C. A bomba principal 216 começa a fornecer óleo à caixa de engrenagens 103 de acordo com sua rampa programada (esquema predeterminado). O óleo bombeado é aquecido no trocador de calor 202 e o óleo é alimentado à caixa de engrenagens 103, aos mancais de eixo principal 101 e ao gerador e estria 104 com uma temperatura de cerca de 30 °C a 32 °C.
[0048] O processo de resfriamento de óleo é o status usual durante a geração de potência da turbina (modo de produção ou modo de operação conectado à execução). A temperatura do óleo medida no bloco coletor de distribuição 218 está acima de 35 °C. A bomba principal 216 continua fornecendo óleo à caixa de engrenagens 103 de acordo com sua rampa programada (esquema predeterminado). Os aquecedores imersos de 15 kW estão desligados. No circuito águaglicol 250, o aquecedor de água de 30 kW 207 está desligado. A válvula termostática começa a abrir a 35 °C e é totalmente aberta a 40 °C. As ventoinhas mais frias começam a operar gradualmente a 40 °C. Todas as ventoinhas mais frias estão em velocidade máxima abaixo de 45 °C.
[0049] Os componentes do sistema de lubrificação 200 são geralmente acoplados em comunicação fluídica para lubrificar os componentes 101, 103 e 104 do trem de acionamento com líquido de lubrificação, em particular óleo. O óleo é filtrado e temperado adequadamente, isto é, é aquecido ou resfriado.
[0050] O reservatório principal 204 geralmente serve para prover óleo ao trem de acionamento 100 em modos específicos de operação da turbina eólica 10. O reservatório principal 204 é dividido em dois
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9/31 reservatórios 214, 224 ou compreende dois reservatórios 214, 224 (vide figura 4). Nesta modalidade, há um primeiro reservatório 214 que está configurado e acoplado para fornecer óleo ao mancai de eixo principal 101 e ao gerador 104, e um segundo reservatório 224 que está configurado e acoplado para fornecer óleo à caixa de engrenagens 103.
[0051] Em geral, a entrada para o fornecimento de óleo durante a operação normal e do reservatório pode ser diferente.
[0052] O segundo reservatório 224 tem uma saída de óleo 306 (vide figura 5) acoplada em comunicação fluídica à tubulação de entrada 302 para a caixa de engrenagens 103.
[0053] A caixa de engrenagens 103 tem uma entrada de óleo 308 (vide figura 5) acoplada em comunicação fluídica à tubulação de entrada 302 e uma saída de óleo 310 acoplada em comunicação fluídica à tubulação de retorno 206 da caixa de engrenagens 103.
[0054] A turbina eólica 10 pode ter vários modos de operação diferentes. É possível distinguir dois modos gerais de operação: um modo normal e um modo fora da rede.
[0055] O modo de operação normal pode compreender cinco modos de operação: um modo conectado à execução, um modo de execução, um modo de pausa, um modo de parada e um modo de emergência. A tabela a seguir indica alguns parâmetros para os diferentes modos.
TABELA 1: Modos de operação da turbina eólica
Modos/parâmetros Rede LSS rpm/ Nom/Max Produção Válvula D Válvula S Bomba principal
Emergência Sim 0/2 Não Fechado Fechado Baixo
Parada Sim 0/2 Não Fechado Fechado Baixo
Pausa Sim x/2 Não Fechado Fechado Baixo
Execução Sim x/3 Não Aberto Fechado Predeterminado
Conectado à execução Sim 9,9/14 Sim Aberto Fechado Predeterminado
Fora da rede Não 0/2 Não Fechado Aberto Não
Fora da rede com GLS Não 0,5 nom Autoconsumo Fechado Aberto predeterminado
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10/31 [0056] O modo de emergência, o modo de parada e o modo de pausa também são comumente referidos como modos de inatividade. O modo conectado à execução também pode ser referido como modo de produção, pois esse é o único modo no qual a turbina eólica oferece potência à rede.
[0057] Na TABELA 1, a coluna Rede indica se a turbina eólica está conectada à rede ou não. A coluna LSS rpm Nom./Max indica as voltas por minuto do estágio de baixa velocidade (LSS) e, em particular, o valor nominal e o valor máximo das voltas por minuto. A coluna Produção indica se a turbina eólica está produzindo ou gerando potência, isto é, se está no modo de produção. A coluna Válvula D indica se uma válvula de drenagem que está acoplada entre o trem de acionamento e o tanque principal está aberta ou fechada. A Válvula D é uma válvula à prova de falhas que fecha automaticamente quando não é fornecida com potência. A coluna Válvula S refere-se a uma válvula de fornecimento que é acoplada entre o reservatório principal 204 e o trem de acionamento 100. Esse tipo de válvula também é à prova de falhas e abre automaticamente quando não é fornecida com potência. A coluna Bomba principal refere-se à bomba principal 216 do circuito de lubrificação 200. Também pode haver várias bombas 216 no sistema.
[0058] No modo de emergência, a turbina eólica 10 é acoplada à rede e tem uma velocidade de rotação nominal de 0 rpm e velocidade de rotação máxima de 2 rpm. A turbina eólica 10 não produz energia. A válvula de drenagem Válvula D está fechada e a válvula de fornecimento Válvula S também está fechada. A bomba principal 216 opera, mas com muito poucas rotações por minuto.
[0059] No modo de parada, a turbina eólica 10 é acoplada à rede e tem uma velocidade de rotação nominal muito baixa de 0 rpm e velocidade de rotação máxima de 2 rpm. A turbina eólica 10 não produz
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11/31 energia. A Válvula D está fechada e a Válvula S também está fechada. A bomba principal 216 opera, mas com muito poucas rotações por minuto. O modo de parada é comparável ao modo de emergência acima. Mas, diferentemente do modo de emergência acima, o modo de parada é um modo de operação intencional ou planejado.
[0060] No modo de pausa, a turbina eólica 10 é acoplada à rede e tem uma velocidade de rotação nominal de x rpm e velocidade de rotação máxima de 2 rpm. A turbina eólica 10 não produz energia. A Válvula D está fechada e a Válvula S também está fechada. A bomba principal 216 opera, mas com muito poucas rotações por minuto.
[0061] No modo de operação, a turbina eólica 10 é acoplada à rede e tem uma velocidade de rotação nominal de x rpm e velocidade de rotação máxima de 3 rpm. A turbina eólica 10 não produz energia. A Válvula D está aberta e a Válvula S está fechada. A bomba principal 216 opera, mas com um valor predeterminado de voltas por minuto, de acordo com um esquema predeterminado.
[0062] No modo (modo de produção) conectado à execução (conectado à execução), a turbina eólica 10 é acoplada à rede e o rotor (LSS) tem uma velocidade de rotação nominal de 9,9 rpm e velocidade de rotação máxima de 14 rpm. A turbina eólica 10 produz energia. A Válvula D está aberta e a Válvula S está fechada. A bomba principal 216 opera, mas com um valor predeterminado de voltas por minuto, isto é, de acordo com um esquema predeterminado.
[0063] No modo fora da rede, a turbina eólica 10 perdeu a conexão elétrica à rede (perda da rede). O rotor (LSS) tem uma velocidade de rotação nominal de 0 rpm e velocidade de rotação máxima de 2 rpm. A turbina eólica 10 não produz energia. A válvula de drenagem Válvula D está fechada e a válvula de fornecimento Válvula S está aberta. A bomba principal 216 não opera. O modo fora da rede também é um modo de emergência, mas em combinação com uma situaPetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 26/64
12/31 ção fora da rede, isto é, a turbina eólica 10 perdeu a conexão com a rede elétrica e, portanto, é incapaz de injetar e/ou drenar potência da rede. O modo fora da rede é o único modo de operação em que a válvula de drenagem Válvula D está fechada e a válvula de fornecimento Válvula S está aberta. Isso significa que a lubrificação é então realizada fornecendo o óleo do reservatório principal 204 para os componentes 101, 103, 104 do trem de acionamento 100. A válvula de drenagem Válvula D é configurada para criar um cárter de óleo em pelo menos um componente 101, 103, 104 do trem de acionamento 100. Esse componente pode ser a caixa de engrenagens 103. Em todos os outros modos de operação (emergência, parada, pausa, execução, conectado à execução). Onde a conexão à rede não é perdida, a bomba principal 216 ainda opera e fornece o óleo para os componentes 101, 103, 104 do trem de acionamento 100. Somente no modo fora da rede, o reservatório principal 204 é aberto para fornecer os componentes 101, 103, 104.
[0064] No modo GLS fora da rede (modo de produção, limitado ao autoconsumo de energia da turbina eólica durante a operação), a turbina eólica 10 perdeu a conexão à rede. De preferência, o rotor (LSS) tem aproximadamente 50% da velocidade de rotação nominal de 9,9 rpm e velocidade de rotação máxima de 14 rpm. A turbina eólica 10 produz energia. A Válvula D está aberta e a Válvula S está fechada. A bomba principal 216 opera, mas com um valor predeterminado de voltas por minuto, isto é, de acordo com um esquema predeterminado.
[0065] As figuras 4 a 6 mostram diagramas hidráulicos esquemáticos simplificados que ilustram a operação do sistema de lubrificação
200 de acordo com as modalidades e os respectivos modos da turbina eólica. A figura 4 mostra o diagrama hidráulico esquemático quando a turbina eólica 10 tem conexão à rede, enquanto as figuras 5 e 6 mostram o diagrama hidráulico esquemático para a seção da caixa de enPetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 27/64
13/31 grenagens 103 e a seção principal do eixo 101/do gerador 104, respectivamente, quando a turbina eólica 10 perdeu a conexão da rede. Apenas os componentes mais relevantes para o sistema de lubrificação 200 e o método da presente invenção são mostrados. Há o mancai de eixo principal que 101, a caixa de engrenagens 103 e o gerador (e estria) 104. Há também o tanque de óleo principal 201, incluindo as bombas principais 216 e um divisor de fluxo 220. Ainda adicionalmente, existem dois reservatórios de óleo, o primeiro reservatório de óleo 214 e o segundo reservatório de óleo 224 que formam juntos o reservatório principal 204.
[0066] Além disso, existem várias válvulas V1 a V7 e um ou mais sifões 500 acoplados à tubulação de retorno 206 da caixa de engrenagens 103.
[0067] A válvula V1 e a válvula V2 são acopladas entre a saída de óleo da caixa de engrenagens 103 e o tanque de óleo principal 201. Essas duas válvulas operam como uma ou mais válvulas de drenagem (Válvula D). Elas são à prova de falhas e fecham automaticamente em condições fora da rede da turbina eólica 10.
[0068] A válvula V3 é acoplada entre a saída de óleo do segundo reservatório (tanque do reservatório da caixa de engrenagens) 224 e a entrada de óleo da caixa de engrenagens 103. A válvula V4 é acoplada entre uma saída de óleo do primeiro reservatório (tanque do reservatório do eixo principal, gerador e estria) 214 e uma entrada de óleo do mancai de eixo principal 101. A válvula V5 é acoplada entre uma saída de óleo do primeiro reservatório (tanque do reservatório do eixo principal, gerador e estria) 214 e uma entrada de óleo do gerador 104 incluindo a estria. As válvulas V3, V4 e V5 são válvulas de fornecimento (Válvula S). Elas são à prova de falhas e são abertas automaticamente em condições fora da rede da turbina eólica 10.
[0069] Em outra modalidade, as válvulas V4 e V5 podem ser conPetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 28/64
14/31 figuradas para prover o óleo em certos intervalos, controlados por um controlador autônomo fornecido a partir de um armazenamento de energia separado, por exemplo, por baterias.
[0070] O divisor de fluxo 220 é geralmente acoplado entre uma saída do tanque de óleo principal 201 e as entradas do primeiro reservatório 214, o segundo reservatório 224 e a caixa de engrenagens 103.
[0071] As válvulas V6 e V7 são acopladas entre o divisor de fluxo 220 e as entradas do primeiro reservatório 214 e do segundo reservatório 224, respectivamente. V6 e V7 apenas abrem para reabastecer os reservatórios de óleo 214, 224.
[0072] O mancai de eixo principal (ou arranjo de eixo principal) 101 é geralmente configurado para compreender um cárter de óleo interno permanente 231.
[0073] Em outra modalidade, o mancai de eixo principal e/ou os mancais do gerador podem ser configurados para ter válvulas de fechamento adicionais para criar o banho de óleo para operação fora da rede.
[0074] O gerador (e estria) 104 também é geralmente configurado para compreender um cárter de óleo interno permanente 234.
[0075] Na presente modalidade, a caixa de engrenagens 103 não é geralmente configurada para compreender um cárter de óleo interno permanente, pois isso reduziría o desempenho durante a operação normal.
[0076] Por conseguinte, há um componente, isto é, a caixa de engrenagens 103 que precisa de um conceito diferente de lubrificação em uma situação fora da rede do que os outros componentes, isto é, o mancai de eixo principal 101 e o gerador 104.
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TABELA 2: MODO FORA DA REDE (TRANSIÇÃO DA CAIXA DE ENGRENAGENS DE SECO PARA CÁRTER)
VÁLVULA REDE FORA DA REDE
V1 ABERTA FECHADA
V2 ABERTA FECHADA
V3 FECHADA ABERTA
V4 FECHADA FECHADA
V5 FECHADA FECHADA
V6 FECHADA FECHADA
V7 FECHADA FECHADA
[0077] A TABELA 2 indica os estados das válvulas para uma transição do modo de lubrificação de um modo de turbina eólica com conexão à rede (vide figura 4) para um modo sem conexão à rede (fora da rede) (vide figura 5), mas apenas para a caixa de engrenagens. Se a conexão com a rede for subitamente perdida, as eletroválvulas V1 e V2 da linha de retorno da caixa de engrenagens são automaticamente fechadas e a válvula V3 da saída do tanque do reservatório da caixa de engrenagens 224 é aberta automaticamente para criar um cárter de óleo 233 dentro da caixa de engrenagens 103. Um ou mais sifões da linha de retorno da caixa de engrenagens 500 define um nível máximo de óleo dentro da caixa de engrenagens 103. O óleo derrama do tanque do reservatório da caixa de engrenagens 224 para o cárter da caixa de engrenagens 233 e é acionado apenas pela gravidade. O enchimento da caixa de engrenagens 103 pode ser controlado por sensores de nível 242 colocados na caixa de engrenagens 103, no tanque do reservatório 224 e/ou no tanque de óleo principal 201. As válvulas V4 a V7 permanecem inalteradas em um estado fechado. V6 e V7 apenas abrem para reabastecer os reservatórios de óleo 214, 224.
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TABELA 3: MODO FORA DA REDE (FORNECIMENTO DE EIXO
PRINCIPAL E GERADOR)
VÁLVULA REDE FORA DA REDE
V1 ABERTA ABERTA
V2 ABERTA ABERTA
V3 FECHADA FECHADA
V4 FECHADA ABERTA
V5 FECHADA ABERTA
V6 FECHADA FECHADA
V7 FECHADA FECHADA
[0078] A TABELA 3 indica os estados das válvulas para uma transição do modo de lubrificação de um modo de turbina eólica com conexão à rede (vide figura 4) para um modo sem conexão à rede (fora da rede) (vide figura 6), mas apenas para o mancai de eixo principal 101 e o gerador (e estria) 104. Se a conexão com a rede for subitamente perdida, as válvulas de fornecimento V4 e V5 acopladas entre o primeiro reservatório 214 e as entradas do mancai de eixo principal 101 e o gerador 104, respectivamente, são abertos. Os cárteres de óleo interno 231, 234 do mancai de eixo principal 101 e o gerador 104 são cheios novamente continuamente ou em intervalos. Os drenos de óleo apenas formam o reservatório 214 para os cárteres de óleo 231, 234 do mancai de eixo principal 101 e do gerador 104 por gravidade. Existem, no entanto, limitadores de drenagem controlados 244 que restringem a taxa de fluxo de volume do óleo. Os mancais do arranjo de eixo principal 101 e o gerador 104 são projetados para compreender os cárteres de óleo restantes 231, 234 para situações de inatividade sem carga. V1, V2, V3, V6 e V7 permanecem inalteradas.
TABELA 4: MODO FORA DA REDE (TODOS)
VÁLVULA REDE FORA DA REDE
V1 ABERTA FECHADA
V2 ABERTA FECHADA
V3 FECHADA ABERTA
V4 FECHADA ABERTA
V5 FECHADA ABERTA
V6 FECHADA FECHADA
V7 FECHADA FECHADA
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17/31 [0079] A TABELA 4 indica os estados das válvulas para uma transição do modo de lubrificação de um modo de turbina eólica com conexão à rede (vide figura 4) para um modo sem conexão à rede (fora da rede) para o mancai de eixo principal, a caixa de engrenagens e o gerador (figuras 5 e 6 combinadas). Se a conexão à rede for subitamente perdida, as válvulas de fornecimento V4 e V5 acopladas entre o primeiro reservatório 214 e as entradas do mancai de eixo principal 101 e o gerador 104, respectivamente, são abertas. Os cárteres internos de óleo 231, 234 do mancai de eixo principal 101 e o gerador 104 são cheios novamente continuamente. Os drenos de óleo apenas formam o reservatório 214 para os cárteres de óleo 231, 234 do mancai de eixo principal 101 e do gerador 104 por gravidade. Existem, no entanto, limitadores de dreno controlados 244. Os mancais do arranjo de eixo principal 101 e o gerador 104 são projetados para compreender os cárteres de óleo restantes 231, 234 para situações de inatividade sem carga. As eletroválvulas V1 e V2 da linha de retorno da caixa de engrenagens são fechadas automaticamente e a válvula V3 da saída do tanque do reservatório da caixa de engrenagens 224 é aberta automaticamente para criar um cárter de óleo 233 dentro da caixa de engrenagens 103, enquanto o um ou mais sifões da linha de retorno da caixa de engrenagens 500 define um nível de óleo máximo dentro da caixa de engrenagens 103. O óleo derrama do tanque do reservatório da caixa de engrenagens 224 para o cárter da caixa de engrenagens 233 e é acionado apenas por gravidade. V6 e V7 apenas abrem para encher novamente os reservatórios de óleo 214, 224 e, portanto, permanecem inalterados.
[0080] Em uma modalidade alternativa, o sistema de lubrificação
200 pode compreender válvulas de drenagem controladas por um armazenamento de energia separado para prover um fluxo de volume específico do primeiro reservatório 214 para o eixo principal 101 e/ou
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18/31 gerador 104 em certos intervalos. Essas válvulas de drenagem podem ser providas em vez de ou além dos limitadores de drenagem 244.
[0081] Antes do sistema de lubrificação 200 retornar ao modo em rede, os reservatórios de óleo 214, 224 são cheios novamente. Os respectivos sensores de nível 242 dos reservatórios 214, 224 são usados para garantir que os reservatórios 214, 224 sejam cheios e, portanto, capazes de fornecer óleo ao mancai de eixo principal 101, caixa de engrenagens 104 e gerador 104, no caso em que a turbina eólica 10 perder conexão à rede novamente.
[0082] Desta forma, a caixa de engrenagens 103 é lubrificada com uma quantidade apropriada de líquido de lubrificação que é injetado através da tubulação de entrada 302 durante a operação normal (modo em rede), em vez de um cárter de óleo interno permanente que reduziría o desempenho devido a perdas por atrito. O cárter de óleo 233 na caixa de engrenagens 103 é criado apenas quando a turbina eólica 10 perder a conexão à rede para proteger a caixa de engrenagens 103 durante períodos em que as bombas 216 não estão em execução.
[0083] Em outro método, o cárter de óleo 233 na caixa de engrenagens 103 também é criado quando a turbina eólica 10 muda para operação de inatividade e ainda está conectada à rede, enquanto as bombas 216 estão funcionando em um modo reduzido/com intervalo.
[0084] Embora o arranjo de eixo principal 101 e o gerador 104 sejam projetados para compreender cárteres de óleo 231, 234 o tempo todo, o reservatório de óleo 214 pode prover um fluxo constante de líquido de lubrificação (respectivo fluxo em intervalos) para garantir que os mancais do arranjo de eixo principal 101 e do gerador 104 sejam bem lubrificados durante períodos em que as bombas 216 não estejam em execução.
[0085] Ao prover um primeiro reservatório de óleo 214 com uma primeira quantidade de líquido de lubrificação para o arranjo de eixo
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19/31 principal 101 e o gerador 104 e um segundo reservatório de óleo separado 224 com uma segunda quantidade de líquido de lubrificação para a caixa de engrenagens, permite a criação imediata de um cárter de óleo 233 na caixa de engrenagens 103 com a segunda quantidade de líquido de lubrificação quando a turbina eólica 10 perder a conexão à rede e, ao mesmo tempo, retém a primeira quantidade de líquido de lubrificação para garantir um fornecimento constante de líquido de lubrificação para o arranjo de eixo principal 101 e o gerador 104, tudo sem a necessidade de quaisquer meios de controle adicionais.
[0086] Também localizando os reservatórios de óleo 214, 224 a uma altura geodésica que é mais alta que os níveis de óleo dos respectivos cárteres de óleo 231, 233, 234, a gravidade pode ser usada como a força motriz primária, mais específica, a única para fornecer líquido de lubrificação às respectivas seções do trem de acionamento 100.
[0087] Desta forma, o sistema de lubrificação 200 é ideal para salvaguardar a lubrificação adequada do trem de acionamento 100 durante períodos fora da rede e é altamente à prova de falhas.
[0088] A figura 7 é uma vista detalhada de uma primeira seção 401 do arranjo de eixo principal 101 mostrando um mancai dianteiro principal 402. O mancai dianteiro principal 402 compreende vedações de labirinto 406 em extremidades opostas na direção axial que são projetadas para reter o líquido de lubrificação e criar uma câmara de óleo do mancai dianteiro 408 que contém uma primeira parte do cárter de óleo 231 do eixo principal 101.
[0089] A figura 8 é uma vista detalhada simplificada de uma segunda seção 403 do arranjo de eixo principal 101, mostrando um mancai traseiro principal 404. O mancai traseiro principal 404 compreende vedações de labirinto 406 em extremidades opostas na direção axial, que são projetadas para reter o líquido de lubrificação e criar uma câPetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 34/64
20/31 mara de óleo do mancai traseiro 410 que contém uma segunda parte do cárter de óleo 231 do eixo principal 101.
[0090] O conjunto de eixo principal 101 compreende aquecedores 412 (vide figura 9) para o mancai dianteiro principal 402 que são projetados para aquecer o líquido de lubrificação na câmara de óleo do mancai dianteiro 408.
[0091] Do mesmo modo, os aquecedores 412 são providos para o mancai dianteiro traseiro 404 para aquecer o líquido de lubrificação na câmara de óleo do mancai traseiro 408.
[0092] O conjunto do eixo principal 101 compreende ainda sensores de temperatura separados 414 para a câmara de óleo do mancai dianteiro e traseiro 408, 410 que são usados para monitorar a temperatura do líquido de lubrificação dentro da câmara de óleo do mancai dianteiro e traseiro 408, 410, respectivamente.
[0093] Os aquecedores 412 são usados durante uma fase de inicialização a frio do trem de acionamento 100 para aumentar a temperatura do líquido de lubrificação na câmara de óleo do mancai dianteiro e traseiro 408, 410, respectivamente, se a temperatura do líquido de lubrificação estiver abaixo de um limite específico, por exemplo, abaixo de 10 °C. Quando a temperatura do líquido de lubrificação atinge 10 a 15 °C, o trem de acionamento 100 é definido em movimento. Depois, o líquido de lubrificação é continuamente aquecido pelos aquecedores 412 até que a temperatura do líquido de lubrificação atinja uma temperatura definida na faixa de 40 a 45 °C. Quando essa temperatura definida for atingida, os aquecedores 412 são desligados. A potência dos aquecedores 412 pode ser reduzida antes de atingir a temperatura definida, por exemplo, com uma rampa. Além disso, os aquecedores 412 podem ser usados a qualquer momento durante qualquer modo em que o trem de acionamento 100 estiver em execução para aumentar a temperatura do líquido de lubrificação, especialmente quando a tempePetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 35/64
21/31 ratura do líquido de lubrificação cair abaixo da temperatura definida.
[0094] Os aquecedores 412 para a câmara de óleo dos mancais dianteiro e traseiro 408, 410 podem ser controlados independentemente um do outro.
[0095] Em uma modalidade, a caixa de engrenagens 103 é uma caixa de engrenagens de dois estágios (vide figura 10) e compreende uma engrenagem planetária com um primeiro estágio 110 e um segundo estágio 112. A caixa de engrenagens planetárias é configurada para converter um movimento rotativo lento do eixo de entrada da caixa de engrenagens eixo (não mostrado) no lado do eixo principal 114 da caixa de engrenagens 103 em um movimento rotativo mais rápido de um eixo de saída da caixa de engrenagens (não mostrado) no lado oposto do gerador 116 da caixa de engrenagens 103.
[0096] A caixa de engrenagens 103 é inclinada para o plano horizontal por um ângulo a de 5o. Em uma modalidade alternativa, o ângulo α pode estar na faixa de 0o e 15o.
[0097] A caixa de engrenagens 103 compreende ainda uma parede de separação 118 que separa pelo menos parcialmente o primeiro estágio 110 do segundo estágio 112.
[0098] O primeiro estágio 110 tem um primeiro cárter de óleo 120 com um primeiro nível de óleo interno 122 e o segundo estágio 112 tem um segundo cárter de óleo 124 com um segundo nível de óleo interno 126.
[0099] O primeiro nível de óleo interno 122 está em um nível geodésico inferior ao segundo nível de óleo interno 126.
[00100] A parede de separação 118 compreende uma passagem de fornecimento interno 128 para fornecer líquido de lubrificação (óleo) do primeiro estágio 110 para o segundo estágio 112.
[00101] A parede de separação 118 compreende adicionalmente uma passagem de refluxo interno 130 para fornecer líquido de lubrifiPetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 36/64
22/31 cação (óleo) do segundo estágio 112 para o primeiro estágio 110.
[00102] A passagem de fornecimento 128 está localizada em um nível geodésico mais alto que a passagem de refluxo 130.
[00103] A caixa de engrenagens 103 compreende adicionalmente um dispositivo de deflexão 132 localizado pelo menos na mesma altura geodésica que a passagem de fornecimento 128 e é provido para direcionar o óleo do primeiro estágio 110 para a passagem de fornecimento 128.
[00104] Em uma modalidade alternativa de acordo com a invenção, a passagem de fornecimento 128 é pelo menos parcialmente uma passagem de fornecimento externa, mais particularmente em que a passagem de fornecimento 128 corre para fora da parede de separação 118.
[00105] Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, a passagem de refluxo 130 é pelo menos parcialmente uma passagem de refluxo externo, mais particularmente em que a passagem de refluxo 130 corre para fora da parede de separação 118.
[00106] A figura 11 mostra uma vista detalhada do dispositivo de deflexão 132, bem como a passagem de fornecimento 128.
[00107] A passagem de fornecimento 128 tem uma entrada em formato de vaso 134 no lado do primeiro estágio 110 e uma saída 136 no lado do segundo estágio 112.
[00108] A entrada 134 e a saída 136 da passagem de fornecimento 128 são conectadas por um canal de fornecimento 138 que corre paralelo ou declinado do eixo de rotação R (vide figura 10) e dentro da parede de separação 118.
[00109] O dispositivo de deflexão 132 é fixado à parede de separação 118 no lado do primeiro estágio 110.
[00110] O dispositivo de deflexão 132 é uma placa (vide figura 11) com uma primeira seção alongada 140 perpendicular ao eixo de rotaPetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 37/64
23/31 ção R e posicionada diretamente adjacente (mas sem tocar) à engrenagem planetária ou ao transportador planetário do primeiro estágio 110. A primeira seção 140 transita para uma segunda seção 142 que se curva na parede de separação 118 e termina em uma ponta 144 localizada acima da entrada 134 da passagem de fornecimento 128.
[00111] Desta forma, o dispositivo de deflexão 132 coleta óleo distribuído pelas engrenagens planetárias rotativas no primeiro estágio 110 e o direciona para a entrada 134 da passagem de fornecimento 128, onde o óleo é acionado apenas pela gravidade do primeiro estágio 110 para o segundo estágio 112.
[00112] De acordo com uma modalidade alternativa, o dispositivo de deflexão 132 pode compreender um recipiente com extremidade superior aberta, mais particularmente com um formado tipo de funil, que é projetado para coletar o óleo distribuído pelas engrenagens planetárias rotativas ou pelo transportador planetário no primeiro estágio 110.
[00113] A figura 12 mostra uma vista detalhada da passagem de refluxo 130.
[00114] A passagem de refluxo 130 tem uma entrada em formato de vaso 146 no lado do segundo estágio 112 e uma saída 148 no lado do primeiro estágio 110.
[00115] A entrada 146 está localizada em um nível geodésico mais alto que a saída 148.
[00116] A entrada 146 e a saída 148 da passagem de refluxo 130 são conectadas por um canal de refluxo 150.
[00117] O canal de refluxo 150 corre em uma linha reta dentro da parede de separação 118.
[00118] O segundo estágio 112 compreende um dispositivo de transbordamento152 que se estende para a parede de separação 118. [00119] O dispositivo de transbordamento 152 tem uma borda supePetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 38/64
24/31 rior 154 que define a altura máxima do segundo nível de óleo interno 126.
[00120] O dispositivo de transbordamento 152 compreende ainda uma borda de gotejamento 156 localizada abaixo da borda de topo 154, acima da entrada 146 da passagem de refluxo 130 e oposta ao segundo cárter de óleo 124.
[00121] Como resultado disso, o óleo no segundo estágio 112 que excede o segundo nível de óleo interno máximo 126 flui sobre a borda de topo 154 e é canalizado pela borda de gotejamento 156 para a entrada 146 da passagem de refluxo 130, onde é acionada apenas por gravidade do segundo estágio 112 para o primeiro estágio 110.
[00122] Desta forma, o sistema de lubrificação para a caixa de engrenagens 103 cria um circuito de fluido de lubrificação 158 (ilustrado pelas setas na figura 10) que é autorregulável, que fornece ao segundo estágio 112 um cárter de óleo definido 124 e que é alimentado apenas pelas engrenagens planetárias rotativas no primeiro estágio 110 e a gravidade.
[00123] As modalidades de acordo com a invenção não se limitam aos sistemas de lubrificação 200 compreendendo uma caixa de engrenagens 103 com dois estágios 110, 112, ou seja, a caixa de engrenagens 103 pode compreender estágios adicionais, em particular com níveis de óleo individuais com aumento da altura geodésica em direção à saída da caixa de engrenagens 103, mais particularmente com passagens de fornecimento e/ou de refluxo 128, 130 para fornecer óleo de um estágio de engrenagem para outro, especialmente estágio de engrenagem adjacente.
[00124] A figura 13 mostra uma vista lateral da caixa de engrenagens 103 e da tubulação de retorno 206 com um primeiro sifão 501 e um segundo sifão 502.
[00125] O primeiro sifão 501 tem uma parte elevada 503 entre uma
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25/31 primeira extremidade 511 e uma segunda extremidade 512.
[00126] O segundo sifão 502 tem uma parte elevada 504 entre uma primeira extremidade 513 e uma segunda extremidade 514.
[00127] A caixa de engrenagens 103 tem uma primeira saída de óleo 311 (vide figura 14) acoplada em comunicação fluídica ao cárter de óleo 120 do primeiro estágio 110 e uma segunda saída de óleo 312 acoplada em comunicação fluídica ao cárter de óleo 124 do segundo estágio 112. A linha vertical dentro da caixa de engrenagens 103 indica os dois cárteres 120, 124 do primeiro e do segundo estágio 110, 112.
[00128] A primeira saída de óleo 311 está localizada na parte de baixo do primeiro estágio 110 e a segunda saída de óleo 312 está localizada na parte de baixo do segundo estágio 112. A primeira saída de óleo 311 e a segunda saída de óleo 312 estão configuradas para permitir a drenagem completa do primeiro cárter de óleo 120 e do segundo cárter de óleo 124, respectivamente.
[00129] Em uma modalidade alternativa de acordo com a invenção, a primeira e/ou a segunda saída de óleo 311, 312 (bem como quaisquer outras saídas de óleo) da caixa de engrenagens 103 podem ser uma porta de transbordamento de óleo da caixa de engrenagens 103.
[00130] A caixa de engrenagens 103 é acoplada através da tubulação de retorno 206 para o tanque de óleo principal 201.
[00131] O tanque de óleo principal 201 tem uma primeira entrada de óleo 321 e uma segunda entrada de óleo 322.
[00132] A tubulação de retorno 206 compreende a primeira válvula de drenagem V1 que é acoplada a um primeiro lado 331 à primeira saída de óleo 311 e a um segundo lado 332 à primeira entrada de óleo 321.
[00133] A tubulação de retorno 206 compreende adicionalmente a segunda válvula de drenagem V2 que é acoplada a um primeiro lado
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333 à segunda saída de óleo 312 e a um segundo lado 334 à segunda entrada de óleo 322.
[00134] O primeiro sifão 501 é acoplado à primeira extremidade 511 à primeira saída de óleo 311 e ao primeiro lado 331 da válvula de drenagem V1. O primeiro sifão 501 é adicionalmente acoplado à segunda extremidade 512 ao segundo lado 332 da válvula de drenagem V1 e à primeira entrada de óleo 321. O segundo sifão 502 é acoplado à primeira extremidade 513 à segunda saída de óleo 312 e ao primeiro lado 333 da válvula de drenagem V2. O segundo sifão 502 é adicionalmente acoplado à segunda extremidade 514 à primeira saída de óleo 311 e ao primeiro lado 331 da válvula de drenagem V1.
[00135] O primeiro e o segundo sifão 501, 502 têm cada um uma válvula de ar 520 (vide figura 15) acoplada à respectiva parte elevada 503, 504. As válvulas de ar 520 são projetadas para arejar a respectiva parte elevada 503, 504, provendo assim uma bolsa de ar dentro da respectiva parte elevada 503, 504 que garante a funcionalidade dos sifões 501, 502. Por outras palavras, o primeiro e o segundo sifão 501, 502 são sifões de respiro.
[00136] Em outra modalidade, as partes elevadas 503, 504 dos sifões 501, 502 são conectadas ao volume de ar dentro da caixa de engrenagens 103 por meio de mangueiras conectadas ao alojamento da caixa de engrenagens 103.
[00137] Desta maneira, a altura geodésica da parte elevada 503 do primeiro sifão 501 (vide figura 13) define o primeiro nível de óleo interno 122 quando a válvula de drenagem V1 estiver fechada, como durante o estado de fora da rede da turbina eólica 10.
[00138] Além disso, a altura geodésica da parte elevada 504 do segundo sifão 502 define o segundo nível de óleo interno 124 quando a válvula de drenagem V2 estiver fechada, como durante o estado fora da rede da turbina eólica 10.
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27/31 [00139] Além disso, porque o segundo sifão 502 é acoplado à primeira extremidade 513 à segunda saída de óleo 312 e a segunda extremidade 514 à primeira saída de óleo 311, o segundo sifão 502 provê um canal de refluxo externo para caixas de engrenagens de dois estágios 103 que não compreende uma passagem de refluxo interno 130.
[00140] A figura 16 mostra o diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a tubulação de retorno 206 de acordo com uma outra modalidade da invenção.
[00141] Nesta modalidade, a segunda extremidade 514 do segundo sifão 502 é acoplada ao segundo lado 334 da válvula de drenagem V2 e à segunda entrada de óleo 322.
[00142] Desta forma, o cárter de óleo 120, 124 de cada estágio 110, 112 é acoplado independentemente um do outro ao tanque de óleo principal 201.
[00143] A figura 17 e figura 18, cada um, mostram o diagrama hidráulico esquemático simplificado que ilustra a tubulação de retorno 206 de acordo com uma modalidade adicional com uma caixa de engrenagens 103 que é projetada com apenas um nível de óleo. Isso significa que o sistema de lubrificação provê um único cárter de óleo 233 em qualquer um ou em todos os estágios 110, 112 da caixa de engrenagens 103.
[00144] O primeiro diagrama hidráulico de nível único mostrado na figura 17 é comparável ao diagrama hidráulico mostrado na figura 14. Mas no lugar do segundo sifão 502, a tubulação de retomo 206 tem uma tubulação 530 que é acoplada em comunicação fluídica à primeira saída de óleo 311 e à segunda saída de óleo 312.
[00145] O segundo diagrama hidráulico de nível único mostrado na figura 18 é comparável ao diagrama hidráulico mostrado na figura 17, mas falta o segundo caminho com a válvula de drenagem V2. De moPetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 42/64
28/31 do que a segunda saída de óleo 312 seja acoplada em comunicação fluídica apenas à primeira entrada de óleo 321 do tanque de óleo principal 201.
[00146] A figura 19 mostra uma vista em perspectiva da tubulação de retorno 206 da figura 18 que compreende apenas uma única válvula de drenagem, isto é, válvula de drenagem V1 e um único sifão, isto é, sifão 501.
[00147] Desta maneira, uma tubulação de retorno simples, compacta e econômica 206 pode ser provida para uma caixa de engrenagens 103 com um único nível de óleo 233.
[00148] Em todas as modalidades acima, de acordo com a invenção, a tubulação de retorno 206 pode ser acoplada a uma única entrada de óleo 321,322 do tanque de óleo principal 201.
[00149] As figuras 20 e 21 mostram uma modalidade adicional da tubulação de retorno 206 da seção da caixa de engrenagens 103 em uma vista frontal e uma vista traseira, respectivamente.
[00150] Nesta modalidade, o tanque de óleo principal 201 (não mostrado) tem uma terceira entrada de óleo 323.
[00151] O primeiro sifão 501 é acoplado à primeira extremidade 511 à primeira saída de óleo 311 e ao primeiro lado 331 da válvula de drenagem V1. O primeiro sifão 501 é adicionalmente acoplado à segunda extremidade 512 à terceira entrada de óleo 323. O segundo sifão 502 é acoplado à primeira extremidade 513 à segunda saída de óleo 312 e ao primeiro lado 333 da válvula de drenagem V2. O segundo sifão 502 é ainda acoplado à segunda extremidade 514 à primeira saída de óleo 311 e ao primeiro lado 331 da válvula de drenagem V1. O primeiro e o segundo sifão 501, 502 são combinados na medida em que a primeira extremidade 511 do primeiro sifão 501 é projetada para fazer parte da segunda extremidade 514 do segundo sifão 502.
[00152] Desta forma, os requisitos de espaço da tubulação de rePetição 870190092543, de 16/09/2019, pág. 43/64
29/31 torno 206 podem ser reduzidos.
[00153] Deve-se notar que os recursos e grupos de recursos acima não são necessariamente acoplados entre si, embora a combinação mostrada seja vantajosa. Como um exemplo, os recursos específicos do sistema de lubrificação para a situação fora da rede, os diferentes níveis de óleo no primeiro e no segundo estágio com a passagem de fornecimento interna e o sifão definem idéias separadas que não são obrigatoriamente acopladas.
Modalidades
1. Um sistema de lubrificação para um trem de acionamento 100 de uma turbina eólica 10 compreendendo uma caixa de engrenagens 103, em que a caixa de engrenagens 103 tem um primeiro estágio 110 com um primeiro nível de óleo interno 122 e um segundo estágio 12 com um segundo nível de óleo interno 126, em que o segundo nível de óleo interno 126 está em um nível geodésico mais alto que o primeiro nível de óleo interno 122 e em que a caixa de engrenagens 103 ainda compreende uma passagem de fornecimento 128 para fornecer óleo do primeiro estágio 110 para o segundo estágio 112 da caixa de engrenagens 103.
2. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 1, em que o óleo na passagem de fornecimento 128 é acionado apenas por gravidade do primeiro estágio 110 até o segundo estágio 112 da caixa de engrenagens 103.
3. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 1 ou 2, em que o primeiro estágio 110 e o segundo estágio 112 são pelo menos parcialmente separados por uma parede de separação 118 para o sistema de lubrificação.
4. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 3, em que a passagem de fornecimento 128 compreende um canal 138 na parede de separação 118.
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5. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 3, em que a passagem de fornecimento 128 é uma passagem externa para fora da parede de separação 118.
6. O sistema de lubrificação, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro estágio 110 compreende um dispositivo de deflexão 132 para direcionar o óleo do primeiro estágio 110 para uma entrada 134 da passagem de fornecimento 128
7. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 6, em que o dispositivo de deflexão 132 está localizado em um nível geodésico mais alto ao segundo nível de óleo interno 126.
8. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 3 e a modalidade 6 ou 7, em que o dispositivo de deflexão 132 é provido na parede de separação 118 no lado do primeiro estágio 110.
9. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 3 e qualquer uma das modalidades 6 a 8, em que o dispositivo de deflexão 132 é uma placa fixada à parede de separação 118.
10. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 3 e qualquer uma das modalidades 6 a 8, em que o dispositivo de deflexão 132 é um recipiente com uma extremidade superior aberta que coleta óleo distribuído por engrenagens rotativas no primeiro estágio 110.
11.0 sistema de lubrificação, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que a caixa de engrenagens 103 compreende adicionalmente um canal de refluxo 150 para fornecer óleo do segundo estágio 112 para o primeiro estágio 110 da caixa de engrenagens 103.
12. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 11, em que o canal de refluxo 150 é um canal de refluxo interno 150.
13. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade
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11, em que o canal de refluxo 150 é um canal de refluxo externo 150.
14. O sistema de lubrificação, de acordo com a modalidade 11 ou 12, em que o segundo estágio 112 compreende um dispositivo de transbordamento 152 para canalizar óleo que excede um segundo nível de óleo interno máximo 126 do segundo estágio 112 para uma entrada 146 do canal de refluxo 150.
15. O sistema de lubrificação, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que o sistema de lubrificação compreende adicionalmente um reservatório de óleo 204 tendo uma saída 306, uma válvula de fornecimento V3, uma válvula de drenagem V1, V2 e uma caixa de engrenagens 103 tendo uma entrada de óleo 308 e uma saída de óleo 310, em que o reservatório de óleo 204 é acoplado à válvula de fornecimento V3 e a válvula de fornecimento V3 é acoplada à entrada 308 da caixa de engrenagens 103, e em que a saída de óleo 310 da caixa de engrenagens 103 é acoplada à válvula de drenagem V1, V2 e em que a válvula de fornecimento V3 está configurada para abrir em um estado fora da rede da turbina eólica 10 e a válvula de drenagem V1, V2 são configuradas para fechar no estado fora da rede da turbina eólica 10.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Caixa de engrenagens de um trem de acionamento (100) em uma turbina eólica (10) caracterizada pelo fato de que compreende um sistema de lubrificação, a caixa de engrenagens (103) compreendendo um primeiro estágio (110) com um primeiro nível de óleo interno (122) e um segundo estágio (112) com um segundo nível de óleo interno (126), o segundo nível de óleo interno (126) estando em um nível geodésico mais alto que o primeiro nível de óleo interno (122), em que a caixa de engrenagens (103) compreende adicionalmente uma passagem de fornecimento (128) para o fornecimento de óleo do primeiro estágio (110) para o segundo estágio (112) da caixa de engrenagens (103).
  2. 2. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o óleo na passagem de fornecimento (128) é acionado apenas por gravidade desde o primeiro estágio (110) até o segundo estágio (110) da caixa de engrenagens (103).
  3. 3. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o primeiro estágio (110) e o segundo estágio (112) são pelo menos parcialmente separados por uma parede de separação (118) para o sistema de lubrificação.
  4. 4. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a passagem de fornecimento (128) compreende um canal (138) na parede de separação (118).
  5. 5. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a passagem de fornecimento (128) é uma passagem externa para fora da parede de separação (118).
  6. 6. Caixa de engrenagens, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o primeiro estágio (110) compreende um dispositivo de deflexão (132) para direcionar o óleo do primeiro estágio (110) para uma entrada (134) da
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    2/3 passagem de fornecimento (128).
  7. 7. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de deflexão (132) está localizado em um nível geodésico mais alto ao segundo nível de óleo interno (126).
  8. 8. Caixa de engrenagens, de acordo com as reivindicações 3 e 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de deflexão (132) é provido na parede de separação (118) no lado do primeiro estágio (110).
  9. 9. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 3 e qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de deflexão (132) é uma placa fixada à parede de separação (118).
  10. 10. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 3 e qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de deflexão (132) é um recipiente com uma extremidade superior aberta que coleta óleo distribuído por engrenagens rotativas no primeiro estágio (110).
  11. 11 Caixa de engrenagens, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a caixa de engrenagens (103) compreende adicionalmente um canal de refluxo (150) para fornecer óleo do segundo estágio (112) para o primeiro estágio (110) da caixa de engrenagens (103).
  12. 12. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 1
    I, caracterizada pelo fato de que o canal de refluxo (150) é um canal de refluxo interno (150).
  13. 13. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação
    II, caracterizada pelo fato de que o canal de refluxo (150) é um canal de refluxo externo (150).
  14. 14. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação
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    3/3
    11 ou 12, caracterizada pelo fato de que o segundo estágio (112) compreende um dispositivo de transbordamento (152) para canalizar o óleo que excede um segundo nível de óleo interno máximo (126) do segundo estágio (112) a um entrada (146) do canal de refluxo (150).
  15. 15. Caixa de engrenagens, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o sistema de lubrificação compreende adicionalmente um reservatório de óleo (204) tendo uma saída (306), uma válvula de fornecimento (V3), uma válvula de drenagem (V1, V2) e uma caixa de engrenagens (103) tendo uma entrada de óleo (308) e uma saída de óleo (310), em que o reservatório de óleo (204) é acoplado à válvula de fornecimento (V3) e a válvula de fornecimento (V3) é acoplada à entrada (308) da caixa de engrenagens (103), e em que a saída de óleo (310) da caixa de engrenagens (103) é acoplada à válvula de drenagem (V1, V2) e em que a válvula de fornecimento (V3) está configurada para abrir em um estado fora da rede da turbina eólica (10) e a válvula de drenagem (V1, V2) é configurada para fechar no estado fora da rede da turbina eólica (10).
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