BRPI1106564A2 - Mancal de rolos de três fileiras, em particular para uma turbina eólica - Google Patents

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Abstract

MANCAL DE ROLOS DE TRÊS FILEIRAS, EM PARTICULAR PARA UMA TURBINA EOLICA . A presente invenção refere-se a um mancal de rolos de três fileiras (1), em particular para uma turbina eôlica, compreendendo uma fileira de rolos radiais (2) recebendo carga radial, e um par de fileiras de rolos axiais (3, 4) recebendo carga axial, onde os rolos axiais (3, 4) são afunilados.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MANCAL DE ROLOS DE TRÊS FILEIRAS, EM PARTICULAR PARA UMA TURBINA EÓLICA".
A presente invenção refere-se a um mancai de rolos de três filei- 5 ras, em particular para uma turbina eólica, compreendendo uma fileira de rolos radiais recebendo carga radial e um par de fileiras de rolos axiais rece- bendo carga axial.
As turbinas eólicas são fornecidas com um eixo de rotor que é parte de um gerador elétrico, produzindo eletricidade durante o movimento 10 do rotor com relação a um estator do gerador. O estator compreende um número de bobinas, o rotor pode compreender um número de ímãs perma- nentes ou ímãs eletricamente carregados, de modo que uma voltagem elé- trica seja induzida quando o rotor é girado.
Nos últimos anos, pode ser observada uma tendência de turbi- nas eólicas com energia aumentada que exigem mancais de eixo principal grande. Em mancais de eixo principal grande, podem ocorrer diferenças de temperatura entre um anel externo e um anel interno do mancai. Mancais de eixo principal podem ter grandes dimensões radiais, por exemplo, um diâme- tro de 2500 mm ou mais, enquanto a largura pode somente estar no tama- nho de, por exemplo, 100-300 mm. Estes diâmetros grandes de mancai exi- gem tolerâncias radiais grandes, levando a uma grande folga na direção ra- dial para evitar dano ao mancai. Mesmo pequenas diferenças de temperatu- ra de cerca de 1 grau, exigem uma grande folga para evitar dano. No entan- to, as folgas não podem ser aumentadas de modo arbitrário. Grandes tole- râncias radiais de um mancai de eixo principal podem levar a problemas com grande frouxidão, de modo que o desgaste de adesivo dos rolos é promovi- do devido aos problemas de derrapagem de mancai.
A fim de evitar problemas com tolerâncias de mancais para tur- binas eólicas, foi proposto usar dois ou mais mancais para suportar o eixo principal, em particular dois mancais de rolos radiais e um mancai de rolos axiais, colocados ao longo do eixo principal. No entanto, usar três mancais únicos é uma solução dispendiosa que toma mais espaço do que apenas um mancai grande. Em EP 1 677 005 A1, uma turbina eólica é descrita com um mancai de rolos cilíndrico de três fileiras para um eixo principal, onde o eixo principal é conectado a um eixo de entrada de uma caixa de engrenagens, o eixo principal é suportado a uma nacela por um único mancai de rolo de três 5 fileiras compreendendo uma fileira de rolos recebendo carga radial e um par de fileiras de rolos recebendo uma carga de tração. Os rolos de carga de tacão são rolos cilíndricos que podem fornecer desgaste adesivo devido a problemas de derrapagem quando a velocidade radial aumenta ao longo dos rolos na medida em que a distância radial da linha central do mancai aumen- 10 ta ao longo dos rolos.
Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um man- cai de rolo de três fileiras, em particular para uma turbina eólica, que não sofre de desgaste adesivo, mesmo quando ocorrem diferenças de tempera- tura.
De acordo com a presente invenção, este objetivo é alcançado
no mancai de rolo de três fileiras acima definido pelo fato de que os rolos axiais são afunilados.
Devido aos rolos axiais afunilados, em vez de rolos cilíndricos, os problemas de derrapagem devido ao aumento da velocidade radial ao longo dos rolos são evitados. Portanto, o mancai de rolo de três fileiras da invenção garante uma vida de serviço mais longa comparado com um man- cai de rolo de três fileiras convencional.
De acordo com um desenvolvimento adicional do mancai de ro- los de três fileiras da invenção, ele pode compreender pelo menos um anel 25 externo recebendo os rolos axiais, e/ou pelo menos um anel interno rece- bendo os rolos axiais. No mancai de rolos de três fileiras, os rolos axiais afu- nilados recebem somente cargas axiais, enquanto as cargas radiais são re- cebidas por um anel externo.
De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o pelo menos um anel externo ou o pelo menos um anel interno pode receber os rolos afunilados em um recesso. O mancai de rolo de três fileiras é menos sensível às diferenças de temperatura entre o anel externo e o anel interno, que é possível ter grandes tolerâncias radiais fornecendo uma grande folga entre o anel externo e o anel interno.
De preferência, no mancai de rolo de três fileiras da invenção, o recesso no anel externo recebe todo o formato afunilado dos rolos axiais 5 afunilados. As tolerâncias dimensionais do anel interno e o anel externo for- necem uma folga maior na direção radial que na direção axial. As folgas dife- rentes suportam a compensação de diferenças de temperatura entre o anel interno e externo.
Em uma modalidade do mancai de rolos de três fileiras da in- venção, os rolos podem rolar e mover-se livremente entre os anéis interno e externo.
Em uma modalidade alternativa do mancai de rolos de três filei- ras da invenção, os rolos são conectados a uma ou mais gaiolas de rolo, retendo os rolos em posições específicas enquanto rodam ou rolam.
De acordo com um desenvolvimento adicional da invenção, o
mancai de rolo de três fileiras pode ser pré-tensionado por uma força axial. Quando o mancai de rolos de três fileiras é pré-tensionado, problemas com frouxidão e desgaste adesivo relacionado são evitados.
O mancai de rolo de três fileiras da invenção pode compreender uma vedação dinâmica entre o pelo menos um anel externo e o pelo menos um anel interno.
Adicionalmente, a invenção refere-se a uma turbina eólica, de preferência compreendendo um eixo principal, um cubo, uma parte de esta- tor de gerador e/ou uma parte de rotor de gerador.
O eixo principal, o cubo, e/ou a parte de rotor de gerador da tur-
bina eólica da invenção podem ser suportados por um mancai de rolo de três fileiras, como explicado acima.
A turbina eólica da invenção pode ser uma turbina eólica de a- cionamento direto sem engrenagens.
A invenção e seu princípio subjacente serão entendidos melhor
quando for levada em consideração a descrição seguinte de uma modalida- de preferida. Nos desenhos anexos:
a figura 1 é uma primeira vista em seção em perspectiva de uma modalidade de um mancai de rolo de três fileiras da invenção;
a figura 2 é uma segunda vista em seção do mancai de rolos de três fileiras da figura 1; e
a figura 3 é uma vista em seção do mancai de rolos de três filei- ras da figura 1.
As figuras 1 e 2 mostram uma parte de um mancai de rolo de três fileiras 1, compreendendo uma fileira de rolos radiais 2 e um par de filei- ras de rolos axiais 3, 4 recebendo carga axial, os rolos axiais 3, 4 são afuni- lados, o que significa que seu diâmetro externo é maior que o diâmetro in- terno.
O mancai de rolos de três fileiras 1 compreende um anel externo recebendo os rolos axiais 3, 4. Como pode ser visto melhor na figura 3, os rolos radiais 2 estão contatando uma superfície de mancai 7 do anel externo em um lado e uma superfície de mancai 8 de um anel interno 9 no outro lado.
No anel externo 5, é fornecido um recesso 6 que recebe todo o formato afunilado dos rolos axiais afunilados 3, como é mostrado na figura 3. O anel interno 9 tem uma superfície não afunilada se estendendo contra a superfície vertical dos rolos axiais afunilados 3. Desta maneira, a folga radial pode ser bastante grande sem danificar os rolos axiais afunilados.
As tolerâncias dimensionais do anel interno 9 e do anel externo fornecem uma folga maior em direção axial, a fim de compensar as dife- renças de temperatura entre o anel interno 9 e o anel externo 5.
O mancai de rolo de três fileiras 1 é, em particular, apropriado para uso em uma turbina eólica. O mancai de rolos de três fileiras pode ser usado para suportar um eixo principal, um cubo e/ou uma parte de rotor de gerador de uma turbina eólica que é, de preferência, uma turbina eólica de 30 acionamento direto sem engrenagem. Uma parte do mancai de rolo de três fileiras 1 pode ser conectada a uma parte de estrutura estática, por exemplo, uma nacela ou uma torre; ou, uma parte de estator de gerador da turbina eólica e outra parte do mancai de rolos de três fileiras podem ser conectadas ao eixo principal rotativo, um cubo e/ou uma parte de rotor de gerador da turbina eólica. Em geral, uma ou mais partes rotativas e/ou estáticas de uma turbina eólica podem ser conectadas ao mancai de rolos de três fileiras.
O gerador de uma turbina eólica de acionamento direto sem en-
grenagens pode compreender um rotor externo e um estator interno, onde o rotor e/ou o estator é/são conectado(s) ao mancai de rolos de três fileiras.

Claims (14)

1. Mancai de rolos de três fileiras (1), em particular para uma turbina eólica, compreendendo uma fileira de rolos radiais (2) recebendo carga radial, e um par de fileiras de rolos axiais (3, 4) recebendo carga axial, caracterizado pelo fato de que os rolos axiais (3, 4) são afunilados.
2. Mancai de rolos de três fileiras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um anel externo (5) recebendo os rolos axiais (3, 4), e/ou pelo menos um anel interno (9) re- cebendo os rolos axiais (3, 4).
3. Mancai de rolos de três fileiras, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um anel externo (5) ou o pelo menos um anel interno (9) recebe os rolos axiais afunilados (3, 4) em um recesso (6).
4. Mancai de rolos de três fileiras, de acordo com a reivindicação3, caracterizado pelo fato de que o recesso (6) no anel externo (5) recebe todo o formato afunilado dos rolos axiais afunilados (3, 4).
5. Mancai de rolos de três fileiras, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as tolerân- cias dimensionais do anel interno (9) e do anel externo (5) fornecem uma folga maior na direção radial que na direção axial.
6. Mancai de rolos de três fileiras, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os rolos ra- diais (2) e/ou os rolos axiais (3, 4) rolam e se movem livremente.
7. Mancai de rolos de três fileiras, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os rolos radiais (2) e/ou os rolos axiais (3, 4) são conectados a uma ou mais gaiolas de rolos retendo os rolos (2, 3, 4).
8. Mancai de rolos de três fileiras, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é pré- tensionado por uma força axial.
9. Mancai de rolos de três fileiras, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende uma vedação dinâmica entre o pelo menos um anel externo (5) e o pelo me- nos um anel interno (9).
10. Turbina eólica compreendendo pelo menos uma parte rotati- va e pelo menos uma parte estática, caracterizada pelo fato de que pelo me- nos uma parte rotativa e/ou pelo menos uma parte estática e/são conecta- da(s) a um mancai de rolos de três fileiras, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.
11. Turbina eólica, de acordo com a reivindicação 10, caracteri- zada pelo fato de que pelo menos uma parte rotativa compreende um cubo e/ou um eixo principal e/ou um rotor de gerador.
12. Turbina eólica, de acordo com a reivindicação 10, caracteri- zada pelo fato de que as partes estáticas compreendem um estator de gera- dor.
13. Turbina eólica, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 10 a 12, caracterizada pelo fato de que a turbina eólica é uma turbina eólica de acionamento direto sem engrenagens.
14. Turbina eólica, de acordo com a reivindicação 13, caracteri- zada pelo fato de que um gerador da turbina eólica de acionamento direto sem engrenagem compreende um rotor externo e um estator interno.
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