BRPI1101091A2 - disposição para direcionar uma corrente de iluminação dentro de uma turbina eólica - Google Patents

Abstract

DISPOSIçãO PARA DIRECIONAR UMA CORRENTE DE ILUMINAçãO DENTRO DE UMA TURBINA EóLICA. A presente invenção refere-se a uma disposição para direcionar uma corrente de raio dentro de uma turbina eólica. A disposição compreende um primeiro componente (11, 12), um segundo componente (21, 22), um elemento de contato (41, 42) e um guia (31, 32). Um dos dois componentes está disposto de modo móvel em relação ao outro. O elemento de contato (41, 42) está disposto em uma maneira que o primeiro componente (11,12) é eletricamente conectado ao segundo componente (21, 22) para direcionar uma corrente de raio dentro da turbina eólica. O elemento de contato (41, 42) é guiado de modo móvel pelo guia (31, 32). De acordo com a invenção, o guia (31, 32) é pelo menos parcialmente integrado no primeiro componente (11, 12).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSIÇÃO PARA DIRECIONAR UMA CORRENTE DE ILUMINAÇÃO DENTRO DE UMA TURBINA EÓLICA"

A presente invenção refere-se a uma disposição para direcionar uma corrente de raio para dentro de uma turbina eólica e a uma turbina eóli- ca compreendendo esta disposição.

As turbinas eólicas estão localizadas em áreas que são despro- tegidas de condições meteorológicas a fim de extrair o potencial completo do vento.

Devido a isto, assentando em áreas expostas e devido ao forma- to das turbinas eólicas, existe uma alta probabilidade de descargas de raio que podem causar dano severo. Por esta razão, as turbinas de vento são equipadas com sistemas de proteção de raios para proteger seus compo- nentes contra impactos de raios.

Como mostrado na figura 3 esquemática simplificada, turbinas eólicas, em geral, compreendem uma torre 23d, uma nacela e um sistema de rotor 83.

A aração de leito 103 da nacela é conectada na torre 23d por meio de um sistema de desvio para permitir o movimento da nacela no topo da torre 23d. A armação de leito 103 ainda suporta o jogo de acionamento da turbina de vento que é instalada dentro da nacela.

O sistema de rotor 83, compreendendo o cubo e lâminas de ro- tor, é conectado ao jogo de acionamento. O jogo de acionamento propria- mente dito compreende pelo menos uma haste 932, um gerador 113 e um sistema de frenagem 13c, 23c, e pode ainda compreender uma caixa de en- grenagens 123. O sistema de frenagem compreende uma pinça de freio 13c e um disco de freio 23c.

No caso de uma descarga de raios, partes significantes da cor- rente de raios podem passar através ou perto de todos os componentes de turbina eólica. Assim, a corrente de raios tem que ser direcionada sobre uma trajetória conduzindo eletricamente para o chão de tal maneira que danos aos componentes são evitados. Alguns dos componentes nesta trajetória de condução têm que ser eletricamente acionados embora sejam móveis um em relação ao outro.

Aquelas interconexões são, além da interconexão de cubo/nacela, também a interconexão de braçadeira de desvio/torre 13d, 23d no topo da torre e interconexões de pinça de freio/disco de freio 13c, 23c, em que as interconexões de pinça de freio/disco de freio 13c, 23c podem estar localiza- das no eixo do gerador ou em qualquer outro lugar na turbina eólica.

Neste contexto, a figura 4a e figura 4b mostram uma realização da técnica anterior de um sistema de desvio compreendendo uma unidade de proteção de corrente de raio para transferir uma corrente de raio da nace- la 14 para a torre 24 da turbina eólica.

A figura 4a mostra uma vista em seção transversal e a figura 4b mostra uma vista de topo desta realização.

A realização compreende basicamente uma escova condutora em formato de bloco 44, uma mola 54 para pressionar a escova 44 sobre o anel de desvio, um fio 144 para conectar eletricamente a escova 44 na cane- la 14 e um invólucro de escova de raio em formato de suporte 134 em que a escova 44 e a mola 54 estão localizadas.

As partes da unidade são montadas antecipadamente, e então, a montagem inteira é montada com parafusos 154 entre as braçadeiras de desvio 14a, 14b.

Um inconveniente desta realização é o fato que várias partes di- ferentes têm que ser montadas em um espaço confinado.

Outro inconveniente desta realização é que o espaço livre perto dos componentes é exigido para montar o conjunto.

Em adição, a manutenção da unidade é difícil porque o invólucro tem que ser destacado ou aberto para mudar partes ou realizar outras medi- das de manutenção.

Além disso, esta disposição conhecida não funciona em uma maneira eficiente porque a corrente de raio não é conduzida de maneira di- reta.

Quanto à proteção de raios dos sistemas de frenagem de turbi- nas eólicas, é de conhecimento montar um número de escovas em uma par- te estática, que é um tipo de retentor de escova. As escovas estão em conta- to elétrico com a parte estática e formam uma conexão elétrica com o disco de freio.

Desvantajosamente, esta disposição conhecida não funciona em uma maneira eficiente porque a corrente de raio não é conduzida de maneira direta.

Além do mais, esta disposição conhecida é complexa porque vá- rias partes têm que ser montadas.

Em adição, um certo espaço tem que ser fornecido para montar estas partes.

Portanto, é o objetivo da presente invenção fornecer uma dispo- sição aperfeiçoada para direcionar uma corrente de raio dentro de uma tur- bina eólica que ocupe pouco espaço bem como seja mais eficiente e menos complexa que as disposições de proteção de raios conhecidas na técnica.

O objetivo da invenção é obtido pelos aspectos da reivindicação 1 e reivindicação 10.

Aspectos adicionais da invenção são assuntos das reivindica- ções dependentes.

A presente invenção refere-se a uma disposição para direcionar uma corrente de raio dentro de uma turbina eólica. A disposição compreende um primeiro componente, um segundo componente, um elemento de contato e um guia. Um dos dois componentes está disposto de modo móvel em rela- ção ao outro. O elemento de contato está disposto em uma maneira que o primeiro componente é eletricamente conectado ao segundo componente a fim de direcionar uma corrente de raio dentro da turbina eólica. Além do mais, o elemento de contato é guiado de modo móvel pelo guia. De acordo com a invenção, o guia é pelo menos parcialmente integrado no primeiro componente.

A disposição da invenção tem a vantagem que consiste em pou- cas partes e partes menos complexas comparadas com disposições de pro- teção de raios conhecidas. Assim, os custos de fabricação e armazenagem são reduzidos.

Além do mais, a disposição como um todo é menos complexa e pode ser montada mais facilmente.

A manutenção da disposição da invenção é facilitada porque as partes podem ser encaixadas e substituídas em uma maneira simples.

Mesmo o ajuste da conexão resiliente é facilmente possível.

A disposição da invenção funciona de modo eficiente e o risco de falha é reduzido porque uma corrente de raio é conduzida sobre a trajetó- ria mais curta entre os componentes.

Em adição, não é mais necessário mostrar uma disposição de proteção de raios externamente dos componentes. Assim, o espaço é limpo e pode ser usado para outros fins, por exemplo, para reforçar estruturalmen- te as braçadeiras de desvio.

A invenção será descrita por meio de exemplo em mais detalhe a seguir.

Os desenhos da figura 1 e figura 2 mostram configurações prefe- ridas e não limitam o escopo da invenção.

A figura 1 mostra uma vista em seção transversal de uma dispo- sição de acordo com uma modalidade da invenção,

a figura 2 mostra uma vista em seção transversal de uma dispo- sição de acordo com outra modalidade da invenção,

a figura 3 mostra uma representação esquemática dos compo- nentes básicos de uma turbina eólica como descrita acima e,

a figura 4a e a figura 4b mostram a técnica anterior como descri- ta acima.

A figura 1 mostra uma vista em seção transversal de uma parte de uma turbina eólica compreendendo uma braçadeira de desvio 11 e uma torre 21.

A braçadeira de desvio 11 forma parte de um sistema de desvio que é montado entre a nacela e a torre 21. A nacela e a braçadeira de des- vio 11 são capazes de se mover para o topo da torre 21.

A fim de obter um efeito de proteção de raio, um elemento de contato 41 é instalado entre a braçadeira de desvio 11 e a torre 21.

O elemento de contato 41 é montado pelo menos parcialmente integrado na braçadeira de desvio 11 na direção radial. Por esta razão, um guia 31 é fornecido na braçadeira de desvio 11. Este guia 31 é realizado na forma de um recesso, por exemplo, um furo radial, alternativamente, o guia 31 pode ser construído como um canal ou como uma ranhura.

Uma primeira extremidade deste elemento de contato 41 é pres- sionada na torre 21 para formar um contato deslizante. O elemento de conta- to 41 é tanto resiliente por si mesma ou montada resilientemente. A primeira extremidade do elemento de contato 41 pode ser pressionada diretamente na superfície da torre 21 ou em um elemento deslizante fixado na torre 21. Uma segunda extremidade do elemento de contato 41 é conectada na bra- çadeira de desvio 11.

De acordo com uma modalidade da invenção, o elemento de contato 42 compreende uma haste condutora. A haste condutora 41 é feita de um material que é capaz de conduzir e suportar uma corrente de raio dentro de uma turbina eólica como carbono, grafite ou um material compósi- to compreendendo um ou mais destes materiais.

Em uma modalidade preferida da invenção, a haste é feita de um material compósito de grafite-cobre. Vantagens deste material são boa condutividade e uma baixa taxa de desgaste. Um material alternativo que poderia ser usado em vez disto é um material compósito de prata-grafite. Este material tem uma condutividade muito melhor que um compósito de cobre-grafite.

A haste condutora 41 compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. De acordo com outra modalidade da invenção, a força de pressão exigida da haste condutora 41 é obtida montando uma mo- la eletricamente condutora 51 de modo tenso entre a segunda extremidade da haste 41 e a braçadeira de desvio 11. Assim, uma força de pressão cons- tante da haste 41 é assegurada a despeito de desgaste da haste 41 com o tempo e as irregularidades da superfície deslizante da torre 21 são compen- sadas. É claro, tipos diferentes de molas podem ser usados. A haste 41 é conectada por meio da mola 51 na braçadeira de desvio 11 em uma maneira firme, mas destacável.

De acordo com uma modalidade adicional da invenção, esta co- nexão firme, mas destacável é obtida por uma conexão de parafuso 61 na extremidade externa do guia 31.

Em uma modalidade adicional da invenção, esta conexão é rea- lizada montando um parafuso sem cabeça 61 no guia 31 que engata com uma rosca 71 fornecida na extremidade externa do guia 31. Isto permite mu- dar facilmente a haste 41 ou a mola 51 e também permite ajustar a força de mola em uma maneira simples girando o parafuso sem cabeça 61. Assim, a manutenção da disposição é facilitada.

A figura 2 mostra uma vista em seção transversal de uma parte de um sistema de frenagem da turbina eólica compreendendo um disco de freio 22 que está disposto rotativamente dentro de uma pinça de freio de a- tuação dupla 12. A pinça de freio 12 compreende uma primeira metade de pinça 12a e uma segunda metade de pinça 12b.

A fim de obter um efeito de proteção de raio, um elemento de contato 42 está disposto entre a pinça de freio 12 e o disco de freio 22.

O elemento d contato 42 é montado pelo menos parcialmente in- tegrado na pinça de freio 12. Por esta razão, um guia 32 é fornecido na pin- ça de freio 12. Este guia 32 é realizado na forma de um recesso, por exem- plo, um furo radial. Alternativamente, o guia 32 pode ser construído como um canal ou como uma ranhura.

Em uma modalidade da invenção, mostrada na figura 2, o guia 32 é fornecido perto da divisão de conjunto de pinça 12a, 12b.

Como acima mencionado, a pinça de freio 12 compreende uma primeira metade de pinça 12a e uma segunda metade de pinça 12b. Como mostrado na figura 2, o guia 32 está disposto na primeira metade de pinça 12a.

Uma primeira extremidade do elemento de contato 42 é pressio- nada no disco de freio 22 para formar um contato deslizante. O elemento de contato 42 é tanto resiliente por si mesmo ou montado resilientemente. O elemento de contato 42 pode ser pressionado diretamente sobre a superfície do disco de freio 22 ou em, um elemento deslizante fixado neste disco de freio 22.

A segunda extremidade do elemento de contato 42 é conectada na primeira metade de pinça 12a.

De acordo com uma modalidade da invenção, o elemento de contato 42 compreende uma haste condutora. A haste condutora 42 é feita de um material que é capaz de conduzir e suportar uma corrente de raio dentro de uma turbina eólica como carbono, grafite, metal ou um material compósito compreendendo um ou mais destes materiais.

Em uma modalidade preferida, a haste é feita de um material compósito de grafite-cobre. Vantagens deste material são boa condutividade e uma baixa taxa de desgaste. Um material alternativo que poderia ser usa- do em vez disto é um material compósito de prata-grafite. Este material tem uma condutividade muito melhor que um compósito de cobre-grafite.

A haste condutora 42 compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. De acordo com uma modalidade da invenção, a força de pressão exigida da haste 42 é obtida montando uma mola conduto- ra 52 de modo tenso entre a segunda extremidade da haste 42 e a primeira metade de pinça 12a. Assim, uma força de pressão constante da haste 42 é assegurada a despeito de desgaste da haste 42 com o tempo, e as irregula- ridades da superfície deslizante do disco de freio 22 são compensadas. É claro, tipos diferentes de molas 52 podem ser usados.

A haste é conectada por meio da mola 52 na primeira metade de pinça 12a em uma maneira firme, mas destacável. De acordo com uma mo- dalidade da invenção, esta conexão firme, mas destacável é obtida por uma conexão de parafuso 62 na extremidade externa do guia 32.

Em uma modalidade preferida da invenção, esta conexão é rea- lizada montando um parafuso sem cabeça 62 no guia 32 que engata com uma rosca 72 fornecida na extremidade externa do guia 32. Isto permite mu- dar facilmente a haste 42 ou a mola 52. Também permite ajustar a força de mola em uma maneira simples girando o parafuso sem cabeça 62. Assim, a manutenção da disposição é facilitada.

Em outra modalidade da invenção, os guias adicionais 32 e ele- mentos de contato 42 podem estar dispostos na pinça de freio 12 na primei- ra metade 12a e/ou na segunda metade 12b.

Em ainda outra modalidade da invenção, o sistema de frenagem descrito acima está localizado na haste perto do gerador e é usado para prender a haste, por exemplo, para propósitos de manutenção. Como de se esperar, o sistema de frenagem pode também ser instalado em qualquer lugar da turbina eólica.

A turbina eólica pode compreender uma disposição de acordo com a invenção tanto em uma pinça de freio ou em uma ou mais braçadeiras de desvio; e pode, é claro, compreender tal disposição em uma ou mais pin- ças de freio bem como em pelo menos uma braçadeira de desvio.

Torna-se claro para uma pessoa versada na técnica que a dis- posição, de acordo com a invenção, pode também ser usada para conduzir corrente de raio entre outros componentes condutores elétricos em uma tur- bina eólica, em particular para direcionar uma corrente de raio de um cubo para uma nacela.

Claims (11)

1. Disposição para direcionar uma corrente de raio dentro de uma turbina eólica, - com um primeiro componente (11, 12), um segundo componen- te (21, 22), um elemento de contato (41, 42) e um guia (31, 32); - em que um dos dois componentes está disposto de modo mó- vel em relação ao outro; - em que o elemento de contato (41, 42) está disposto em uma maneira que o primeiro componente (11, 12) é eletricamente conectado ao segundo componente (21, 22) para direcionar uma corrente de raio dentro da turbina eólica; e - em que o elemento de contato (41, 42) é guiado de modo mó- vel pelo guia (31, 32); caracterizada pelo fato de que: - o guia (31, 32) é pelo menos parcialmente integrado no primei- ro componente (11, 12).

2. Disposição, de acordo com a reivindicação 1, em que: - o guia (31, 32) é construído como um canal ou como uma ranhura.

3. Disposição, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, em que: - o elemento de contato (41, 42) tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; e - a dita primeira extremidade é pressionada sobre o segundo componente (21, 22) para formar um contato deslizante e a dita segunda extremidade é conectada em uma maneira resiliente a um elemento de fixa- ção do primeiro componente (11, 12).

4. Disposição, de acordo com a reivindicação 3, em que: - a dita segunda extremidade é conectada ao elemento de fixa- ção (61, 62) do primeiro componente (11, 12) por meio de um elemento de mola conduzindo corrente (51, 52).

5. Disposição, de acordo com a reivindicação 3 ou reivindicação 4, em que: - o elemento de fixação (61, 62) fornece meios para uma cone- xão de parafuso para conectar o elemento de fixação (61, 62) ao primeiro componente (11, 12) em uma maneira firme, mas destacável.

6. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que: - o dito elemento de contato (61, 62) compreende uma haste (41, 42) que está disposta em uma maneira móvel pelo menos parcialmente no guia (31, 32).

7. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que: - o elemento de contato (41, 42) é feito de um material que com- preende carbono e/ou grafite e/ou cobre e/ou prata.

8. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que: - o primeiro componente é uma braçadeira de desvio (11) sendo conectada na nacela de uma turbina eólica e o segundo componente é uma parte da torre (21) de uma turbina eólica.

9. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que: - o primeiro componente é uma pinça de freio (12) e o segundo componente é um disco de freio (22), juntos formando um sistema de frena- gem de uma turbina eólica.

10. Disposição, de acordo com a reivindicação 9, em que: - a pinça de freio (12) compreende duas partes enquanto o guia (32) está disposto em pelo menos uma destas partes (12a, 12b).

11. Turbina eólica, compreendendo uma disposição de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes.