BRPI0719148A2 - Vedação de lubrificação e turbina de vento com vedação de lubrificação. - Google Patents

Vedação de lubrificação e turbina de vento com vedação de lubrificação. Download PDF

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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "VEDAÇÃO DE LUBRIFICAÇÃO E TURBINA DE VENTO COM VEDAÇÃO DE LUBRI- FICAÇÃO".
A presente invenção refere-se à vedação de lubrificação de a- cordo com o preâmbulo da reivindicação 1. Tal vedação é conhecida a partir de FR 2742837. A desvantagem da vedação conhecida é que o segundo anel de vedação precisa vedar na mesma área de vedação que o primeiro anel de vedação. A proteção de lubrificação deve ter uma expectativa de vida longa e através de um logo período de operação podem ser desenvolvi- dos danos à primeira área de vedação. Isso significa que se a proteção de lubrificação estiver vazando e a causa do vazamento for dano causado à primeira área de vedação, a substituição do primeiro anel de vedação pelo -segundo anel de vedação não para o vazamento e não realiza o aperfeiço- amento desejado.
A fim de superar essa desvantagem a vedação de lubrificação está de acordo com a reivindicação %. Pela criação de uma nova proteção de lubrificação com um novo anel de vedação que vede uma nova área de ve- dação a proteção de lubrificação funcionará como completamente nova.
De acordo com uma modalidade a vedação de lubrificação é de acordo com a reivindicação 2. Dessa forma, a segunda área de vedação é protegida a partir de influências externas pela proteção de lubrificação de forma que danos à segunda área de vedação sejam impedidos.
De acordo com uma modalidade a vedação de lubrificação se dá de acordo com a reivindicação 3. Dessa forma, o primeiro anel de vedação e o segundo anel de vedação podem ter as mesmas dimensões que tornam o anel de suporte mais compacto e reduz os custos.
De acordo com uma modalidade a vedação de lubrificação se dá de acordo com a reivindicação 4. Dessa forma, é evitada a criação de um sulco na superfície de vedação e o primeiro anel de vedação pode permane- cer vedado contra a superfície de vedação.
De acordo com uma modalidadé a vedação de lubrificação se dá de acordo com a reivindicação 5. Esse material reduz a fricção entre a su- perfície de vedação e o anel de vedação e dessa forma obtém uma vida útil aumentada do anel de vedação.
De acordo com uma modalidade, a vedação de lubrificação se dá de acordo com a reivindicação 6. Isso alonga a vida útil da superfície de vedação.
De acordo com uma modalidade, a vedação de lubrificação se dá de acordo com a reivindicação 7. Isso torna possível se criar um suporte compacto com uma vedação de lubrificação onde as áreas de vedação po- dem ser feitas com a mesma qualidade que as superfícies do suporte ou se aplicável à esfera ou trilhos de cilindro do suporte.
A invenção também refere-se a uma turbina de vento de acordo com a reivindicação 8. Os custos de manutenção de uma turbina de vento com um suporte principal para suportar as lâminas são fortemente influenci- ados pelos custos de serviço do suporte principal. Nas turbinas de vento co- nhecidas a substituição dos suportes principais ou das vedações de lubrifi- cação dos mesmos é muito caro. Pela utilização no suporte principal de ve- dações de lubrificação com expectativa de vida aumentada os custos de serviço da turbina de vento são consideravelmente aperfeiçoados.
A seguir, a invenção é explicada pela descrição de várias moda- Iidades da invenção com o auxílio de um desenho. Nos desenhos:
A figura 1 ilustra uma vista lateral de uma turbina de vento;
A figura 2 ilustra uma seção detalhada de um suporte principal da turbina de vento da figura 1 com uma primeira modalidade de um disposi- tivo de vedação de óleo; A figura 3 ilustra um detalhe de uma segunda modalidade de um
dispositivo de vedação de óleo em uma primeira posição; e
A figura 4 ilustra um detalhe da segunda modalidade de um dis- positivo de vedação de óleo em uma segunda posição.
A figura 1 ilustra uma turbina de vento que é colocada em uma torre 1 e que possui um alojamento 2. O alojamento 2 é rotativo em torno de um eixo geométrico vertical. Um anel de alojamento 4 tem um lado fixado ao alojamento 2 e o outro lado a um suporte principal 9. Um rotor R, compreen- dendo um cubo 11 com lâminas 10 é fixado ao suporte principal 9 e pode girar em torno de uma linha central 3. No lado dianteiro o cubo 11 é coberto por uma tampa 12. Um rotor de gerador 6 com ímãs permanentes 5 é fixado através de um flange de gerador 8 ao suporte principal 9 e gira com o rotor R. Um estator de gerador 7 é montado no anel do alojamento 4. Os ímãs permanentes 5 se movem ao longo dos enrolamentos do estator do gerador 7 para gerar energia elétrica. O alojamento 2 pode girar em torno do eixo geométrico vertical de forma que o rotor R possa ser direcionado no sentido do vento.
A turbina de vento é projetada com um gerador de acionamento
direto e o rotor de gerador 6 é acionado diretamente pelo rotor R. O suporte principal é localizado entre o anel de alojamento 4 e o rotor R e é projetado para absorver as cargas gravitacionais e aerodinâmicas no rotor R. A vida útil do suporte principal 9 determina em grande parte a vida útil da turbina de vento como substituindo o suporte principal 9 resulta em custos altos. Em circunstâncias nas quais a turbina de vento é colocada em locais de difícil acesso, por exemplo, no mar, a substituição do suporte principal 9 durante a vida útil deve ser evitada. A vida útil do suporte principal 9 depende em mui- to da vida útil das vedações de óleo entre as partes rotativas e as partes es- tacionárias do suporte principal 9. Essas vedações de óleo são necessárias para se garantir meios de lubrificação suficientes tal como o resíduo de óleo no suporte principal 9. Para essa aplicação, apenas as vedações de óleo que são montadas como um anel completo entre uma parte rotativa e uma parte estacionária possuem uma vida útil que é longa o suficiente. As veda- ções de óleo que são montadas e soldadas em um anel completo em torno de uma parte sempre terão a solda como um ponto fraco. Essa solda reduz a vida útil a um nível inaceitavelmente baixo e esse desenho, portanto, é não adequado. A montagem e desmontagem das vedações de óleo como anéis completos geralmente exigem o desmonte caro do equipamento de forma que a extensão da vida útil do dispositivo de vedação de óleo é altamente desejável.
A figura 2 ilustra o suporte principal 9, que é um suporte esférico com esferas 18, onde um dispositivo de vedação de óleo é montado entre um anel interno estacionário 17 e um anel externo rotativo 16 em ambos os lados das esferas 18. O anel interno 17 é montado em um flange 26 do anel do alojamento 4. O flange do gerador 8 e o cubo 11 são montados no anel externo 16. Um anel de suporte 14 é acoplado ao anel externo 16 por para- fusos 13. Uma parte cilíndrica 27 do anel de suporte 14 é localizada entre o anel interno 17 e o anel externo 16. Uma vedação estática 19 é montada na circunferência externa da parte cilíndrica 27 e veda a abertura entre o anel externo 16 e o anel de suporte 14. Na circunferência interna do anel de suporte 14 uma vedação
interna 20 e uma vedação externa 21 são montadas, onde a vedação interna está mais próxima das partes a serem Iubrificadas de modo que as esfe- ras 18 e a vedação externa 21 estejam mais próximas das cercanias. A cir- cunferência externa do anel interno 17 perto do anel de suporte 14 possui uma superfície de vedação externa 28 e uma superfície de vedação interna 29 que é mais próxima das partes a serem Iubrificadas e entre a superfície de vedação externa 28 e a superfície de vedação interna 29 e um sulco 22. O sulco 22 possui uma profundidade que garante que a vedação interna 20 ou a vedação externa 21 estejam livres quando localizadas acima do sulco 22 e não tenham qualquer contato com o anel interno 17.
Na posição ilustrada na figura 1 existe um espaçador 15 entre o anel de suporte 14 e o anel externo 16 (através do flange do gerador 8 e do cubo 11) e o anel de suporte 14 está em uma primeira posição. Nessa pri- meira posição do anel de suporte 14 a vedação externa 21 veda com uma virola de vedação flexível contra a superfície de vedação externa 28. A ve- dação interna 20 está acima do sulco 22 de modo que não exista contato entre o anel interno estacionário 17 e a virola de vedação flexível da veda- ção interna rotativa 20. Visto que a vedação interna 20 está atrás da veda- ção externa 21 a mesma não sofre influência de qualquer contaminação ou luz e não existe qualquer desgaste na virola a partir da vedação interna 21. Dessa forma, a vedação interna 20 permanece pronta para uso e desde que esteja na primeira posição, não há redução de sua vida útil. Além disso, a superfície de vedação interna 29 é protegida pela vedação externa 21 e permanece pronta para o uso.
Depois de um período, o final da vida útil da vedação externa 21 é detectado pela observação do vazamento de óleo entre a virola de veda- ção da vedação externa 21 e a superfície de vedação externa 28. Depois da determinação de que a vedação externa 21 está no final de sua vida útil, o espaçador 15 é removido e o anel de suporte 14 é empurrado para dentro e fixado ao anel externo 16 com parafusos 13 (através do flange de gerador 8 ou do cubo 11). O anel de suporte 14 está agora em sua segunda posição. Nessa segunda posição, a virola de vedação flexível da vedação
interna 20 veda na superfície de vedação interna 29 e a virola flexível da ve- dação interna 21 está livre do anel interno 17 visto que está acima do sulco 22. (Em outras modalidades pode ser possível que a vedação externa 21 permaneça em contato de vedação com a superfície de vedação externa 28). Visto que a vida útil da vedação interna 20 e a superfície de vedação interna 29 começa apenas depois que o anel de suporte 14 é colocado na segunda posição, e a virola de vedação flexível da vedação interna 20 entra em contato com a superfície de vedação interna 29, a vida útil do dispositivo de vedação de óleo tem o dobro da duração. A fim de se estender a vida útil das vedações de óleo o máximo
possível, a superfície de vedação externa 28 e a superfície de vedação in- terna 29 são preferivelmente feitas a partir de aço temperado e possuem uma superfície terra. Dessa forma o desgaste na virola de vedação flexível é reduzido o máximo possível. A vedação interna 20 e a vedação externa 21 são feitas de material flexível tal como borracha ou preferivelmente Teflon ou material similar a fim de obter uma vida útil que seja o mais longa possível. A vida útil de um dispositivo de vedação de óleo que pode ser obtida nesse pedido com uma única vedação é de aproximadamente 15 a 20 anos, que é ligeiramente menor do que sua vida útil esperada. Pela utilização do disposi- tivo de vedação de óleo com duas vedações de óleo que estão em serviço uma depois da outra, o dispositivo de vedação de óleo não é mais um fator limitador na vida útil da turbina de vento. Estará claro que a fim de se tornar possível o deslocamento do anel de suporte 14 na direção axial no sentido das esferas 18 a superfície de vedação externa 28 e a superfície de vedação interna 29 devem ser forneci- das com uma transição gradual tal como as superfícies inclinadas e/ou arre- dondadas a fim de evitar danos às virolas de vedação flexíveis da vedação interna 20 ou vedação externa 21. Além disso, o anel externo 16 deve ser fornecido com uma superfície inclinada a fim de evitar danos à vedação es- tática 19 quando o anel de suporte 14 é trazido para entre o anel interno 17 e o anel externo 16.
Na modalidade ilustrada na figura 2, o suporte principal 9 é ilus-
trado como um suporte esférico de fileira dupla. Estará claro para os versa- dos na técnica que a invenção é aplicável a outros tipos de suportes esféri- cos e suportes de cilindro ou a qualquer outro tipo de suporte. Além disso, a invenção é aplicável a outras aplicações tal como um dispositivo de vedação de óleo entre um eixo rotativo e um alojamento, onde o eixo rotativo gira nos suportes de cilindro ou suportes esféricos ou em qualquer outro tipo de su- porte.
As figuras 3 e 4 ilustram uma vedação entre um anel interno 25 e um anel externo 23 que giram um com relação ao outro. Nessa modalida- de, o anel de suporte 14 é acoplado ao anel externo 23 e a superfície de ve- dação externa 28 e a superfície de vedação interna 29 estão no anel interno 25. Será claro que essa situação é preferida, visto que o esmerilhamento de uma superfície externa é mais fácil. No entanto, pode haver modalidades onde é preferível se ter a superfície de vedação externa 28 e a superfície de vedação interna 29 na superfície interna do anel externo 23. Na modalidade ilustrada nas figuras 3 e 4, o anel de suporte 14 é móvel na direção axial em uma câmara 24 que está em conexão aberta com o espaço no qual as par- tes a serem Iubrificadas tal como um ou mais suportes, engrenagens, etc. estão localizadas. Pela utilização do anel de suporte 14 com a vedação in- terna 20 e vedação externa 21, uma duplicação da vida útil do dispositivo de vedação de óleo é obtida.
Em situações nas quais uma vida útil ainda mais longa é desejá- vel, é possível se utilizar três ou mais anéis de vedação com dois ou mais sulcos, de forma que os anéis de vedação possam ser utilizados um depois do outro. Os diferentes sulcos terão então uma largura crescente, observada a partir do exterior, a fim de garantir que após a movimentação do anel de suporte através de uma distância curta até uma próxima posição, um próxi- mo anel de vedação entre em contato com uma próxima superfície de veda- ção que ainda não foi utilizada por qualquer outro anel de vedação.
Nas modalidades descritas, a superfície de vedação interna 28 e a superfície de vedação externa 29 possuem o mesmo diâmetro e também a vedação interna 20 e a vedação externa 21 possuem o mesmo diâmetro. O mesmo efeito da utilização deu ma vedação de óleo depois da outra pode ser obtido sem um sulco 22 quando a vedação interna 20 e a superfície da vedação interna 29 possuem um diâmetro ligeiramente maior do que a ve- dação externa 21 e a superfície de vedação externa 28. Dessa forma o anel de suporte 14 também possui uma primeira posição na qual o anel externo 21 veda e uma segunda posição na qual o anel interno 20 também veda.

Claims (9)

1. Vedação de lubrificação, tal como uma vedação de lubrifica- ção de óleo, para o fornecimento de uma proteção de lubrificação para con- finar a lubrificação em um suporte (9) com um primeiro anel de suporte (17; 25) e um segundo anel de suporte (16; 23), compreendendo um anel de su- porte (14) que gira com um dos anéis de suporte, montado no anel de supor- te de um primeiro anel de vedação (21) e um segundo anel de vedação (20), anéis de vedação esses que são adequados para a formação da proteção de lubrificação com uma superfície de vedação (28, 29) que gira com o outro anel de suporte e anéis de suporte esses que são deslocáveis a partir de uma primeira posição de vedação na qual o primeiro anel de vedação forma a proteção de lubrificação com uma primeira área de vedação (28) e o se- gundo anel de vedação não engata a superfície de vedação com uma se- gunda posição de vedação na qual o segundo anel de vedação forma a pro- teção de lubrificação, caracterizada pelo fato de a superfície de vedação compreender uma segunda área de vedação (29) que coopera apenas com o segundo anel de vedação (20) depois que o anel de suporte (14) é deslo- cado para a segunda posição de vedação.
2. Vedação de lubrificação, de acordo com a reivindicação 1, no qual a segunda área de vedação (29) está no lado da proteção de lubrifica- ção mais próxima do suporte (9) quando o anel de suporte (14) está na pri- meira posição de vedação.
3. Vedação de lubrificação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, na qual a primeira área de vedação (28) e a segunda área de vedação (29) possuem o mesmo diâmetro e onde a superfície de vedação possui en- tre a primeira área de vedação e a segunda área de vedação, um sulco (22) com uma largura que é pelo menos igual à largura do segundo anel de ve- dação (20).
4. Vedação de lubrificação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, na qual a primeira área de vedação (28) e a segunda área de vedação (29) possuem diâmetros diferentes.
5. Vedação de lubrificação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, na qual o material dos anéis de vedação (20, 21) é Teflon ou um material similar.
6. Vedação de lubrificação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, na qual as áreas de vedação (28, 29) são feitas de aço temperado.
7. Vedação de lubrificação, de acordo com a reivindicação 6, na qual as áreas de vedação (28, 29) são parte de um anel de suporte (17; 25).
8.
Turbina de vento fornecida com um suporte principal (9) que suporta um cubo (11) com lâminas (10), no qual o suporte principal é forne- cido com uma vedação de lubrificação como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.
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