ES2357576T3 - Dispositivo de lubricación. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de lubricación para engranajes (10), en especial para instalaciones de energía eólica, con al menos dos etapas de engranaje (16, 18) dispuestas una junto a la otra y que están mutuamente en unión efectiva, así como con un circuito de lubricante (20) al que está conectada al menos una unidad filtrante (26), caracterizado porque se evacua desde una etapa de engranaje (18) el lubricante que circula en el circuito de lubricante (20), se limpia mediante la unidad filtrante (26) y a continuación puede alimentarse a la en cada caso otra etapa de engranaje (16).

Description

La invención se refiere a un dispositivo de lubricación para engranajes, en especial para instalaciones de energía eólica, con al menos dos etapas de engranaje dispuestas una junto a la otra y que están mutuamente en unión efectiva, así como con un circuito de lubricante al que está conectada al menos una unidad filtrante.

Se conocen dispositivos de lubricación para engranajes en el caso de instalaciones de energía eólica (por ejemplo el documento US 4658665) y que pueden adquirirse libremente en el mercado, en los que a modo de una lubricación circulante cerrada se extrae lubricante, en especial en forma de aceite lubricante, mediante bombas de aceite de engranaje hacia fuera del cárter de engranaje de una caja de engranaje con las etapas de engranaje, se alimenta al filtrado mediante una unidad filtrante y después, filtrado de este modo, se entrega de nuevo al interior de la caja de engranaje para, de esta forma, eliminar del lubricante suciedades incluso en forma de virutas metálicas. A pesar de estas medidas se producen en la práctica daños prematuros en los engranajes, que aparecen con frecuencia ya a los seis meses, y precisamente tanto dentro de la etapa planetaria como en la etapa de rueda dentada recta, que configuran normalmente las dos etapas de engranaje para el rotor de una instalación de energía eólica. En especial se avería con frecuencia la etapa planetaria a causa de cojinetes planetarios defectuosos y también las bombas de aceite de engranaje de las instalaciones de energía eólica a causa de virutas metálicas que aparecen con más intensidad en el circuito de lubricante, en donde el motivo estriba en que dentro de la etapa de rueda dentada recta, a causa de la configuración de zonas de reposo de gran superficie para el lubricante (aceite), se crea la posibilidad de que allí puedan depositarse partículas metálicas pesadas. También con frecuencia se produce el intercambio de lubricante y aceite sólo en la región de la etapa de rueda dentada recta, de tal modo que sólo se produce de forma limitada un intercambio de lubricante y permanece lubricante con impurezas o suciedades en lados de la etapa planetaria, y allí puede causar daños.

Partiendo de este estado de la técnica, la invención se ha impuesto la tarea de mejorar todavía más los dispositivos lubricantes conocidos manteniendo sus ventajas, con la finalidad de que puedan usarse con seguridad de funcionamiento y de forma económica y de que garanticen un funcionamiento del engranaje de larga duración, lo que ayuda a prolongar los muy costosos intervalos de mantenimiento. Una tarea con esta finalidad la resuelve un dispositivo de lubricación con las particularidades de la reivindicación 1 en su totalidad.

Por medio de que, conforme a la parte característica de la reivindicación 1 en la que se evacua desde una etapa de engranaje el lubricante que circula en el circuito de lubricante, se limpia mediante la unidad filtrante y a continuación puede alimentarse a la en cada caso otra etapa de engranaje, se evitan zonas de reposo estacionarias para el lubricante dentro de la caja de engranaje con las etapas de engranaje y se asegura que, en periodos de tiempo prefijables, se alimente todo el lubricante que circula en las etapas de engranaje a la limpieza y al filtrado mediante la unidad filtrante de las mismas. Es sorprendente para un técnico medio en el campo de los dispositivos de lubricación, en especial en el ámbito de las instalaciones de energía eólica, que obtenga con la medida de la circulación permanente, con evitación de zonas de reposo estacionarias en el baño de lubricante o de aceite de engranaje, una mayor posibilidad de limpieza de la corriente de lubricante a través de la unidad filtrante. En especial las partículas metálicas pesadas que por lo demás se depositan pueden alimentarse continuamente al proceso de circulación, lo que conduce a una descongestión de las bombas de aceite de engranaje y en último término también de las etapas de engranaje que, liberadas en este punto de suciedades pesadas, pueden ejecutar su función de engranaje de forma muy continuada, a lo que también contribuye la mejor introducción de lubricante en la respectiva etapa de engranaje.

En el caso de una forma de ejecución preferida del dispositivo de lubricación conforme a la invención está previsto que, para materializar una lubricación de inmersión, las etapas de engranaje, en cada caso individualmente y al menos en parte, recorran una especie de baño de inmersión con reserva de lubricante que presenta una división tal, que a cada etapa de engranaje esté asociada su propia región de baño. De forma preferida se elige con ello de tal modo la división y la cantidad de lubricante en el baño de inmersión, que el lubricante que rebosa llega, desde una de las etapas de engranaje, con la alimentación de lubricante hasta la región de baño con la siguiente etapa de engranaje y la evacuación de lubricante. La disposición con esta finalidad es responsable, por un lado de una lubricación óptima de las etapas de engranaje dentro del baño de inmersión de lubricante y, a pesar de ello, se garantiza que dentro del baño de inmersión tenga lugar un desplazamiento de lubricante y una evacuación continuada con esta finalidad, con la consecuencia de que se consiga continuamente una evacuación de suciedades desde el baño de lubricante o aceite de engranaje.

En otra forma de ejecución especialmente preferida del dispositivo de lubricación conforme a la invención, la evacuación de lubricante se compone de un dispositivo de aspiración y la alimentación de lubricante de un dispositivo de inyección, en donde en la caja de engranaje para la respectiva etapa de engranaje los dispositivos citados atraviesan, dispuestos diagonalmente opuestos uno respecto al otro, la región superior o la inferior de la caja. A causa de la disposición en diagonal con esta finalidad se obtiene una distribución óptima de lubricante dentro De forma preferida comprende con ello la etapa de engranaje un engranaje de rueda planetaria así como un engranaje de rueda dentada recta y, mediante el engranaje planetario, es posible llevar el rotor de la energía de energía eólica con su bajo número de revoluciones a unos números de revoluciones superiores, como los que se necesitan para mediante el engranaje de rueda dentada recta accionar de forma conveniente un generador para generar corriente, etc.. Para un funcionamiento de lubricante duradero y bueno ha demostrado con ello ser favorable prever la inyección de un lubricante limpio para el engranaje planetario y llevar a cabo la aspiración para lubricante sucio en la etapa de engranaje de rueda dentada recta.

La unidad filtrante que se usa de forma preferida en el dispositivo de lubricación presenta, en la dirección de transporte de lubricante, en primer lugar un filtro en fino protegido con una derivación, al que sigue postconectado en serie un filtro en grueso. Con ello se han obtenido buenos resultados de limpieza, si la unidad filtrante del filtro en grueso se elige aproximadamente de 5 a 10 veces más gruesa que la unidad filtrante en fino del filtro en fino. Una unidad filtrante apropiada de forma preferida de este tipo se describe en el documento DE 101 05 612 A1 de la solicitante.

El dispositivo de lubricación conforme a la invención no tiene que estar limitado a etapas de engranaje en instalaciones de energía eólica, sino que más bien puede utilizarse también para otras etapas de engranaje y disposiciones de engranaje con y sin engranajes de rueda planetaria.

A continuación se explica con más detalle el dispositivo de lubricación conforme a la invención con base en un ejemplo de ejecución según el dibujo. Con ello muestra la única figura, en una representación de principio y no a escala a modo de un resumen de esquema de conexiones, el dispositivo de lubricación conforme a la invención.

El dispositivo de lubricación sirve para un engranaje designado en conjunto con el 10. Los engranajes 10 con esta finalidad, mostrados en la figura, se utilizan en las llamadas instalaciones de energía eólica en las que un rotor (no representado), que puede accionarse mediante fuerza eólica, entrega su potencia de salida a un árbol de entrada 12 y, después de recorrer el engranaje 10, se entrega la potencia de salida con esta finalidad a un árbol de salida 14, al que puede conectarse por ejemplo un generador (no representado) para generar corriente eléctrica. Debido a que el rotor casi siempre presenta números de revoluciones muy bajos y el generador para su funcionamiento necesita números de revoluciones de entrada correspondientemente mayores, el engranaje prevé una multiplicación de números de revoluciones bajos a altos en un factor i de por ejemplo 1 : 80. Son habituales superestructuras de engranaje con esta finalidad para instalaciones de energía eólica, de tal modo que en este punto ya no se trata esto con más detalle.

Asimismo los engranajes con esta finalidad presentan normalmente dos etapas de engranaje 16, 18, en donde la etapa de engranaje respectiva puede componerse a su vez de varias partes de etapa. En especial se usa para la primera etapa de engranaje 16 un llamado engranaje de rueda planetaria y para la segunda etapa de engranaje 18 un engranaje de rueda dentada recta, en donde las etapas con esta finalidad también se designan como etapa planetaria o etapa de rueda dentada recta. Asimismo el dispositivo de lubricación conforme a la invención presenta, a modo de un circuito cerrado, un circuito de lubricante 20. Para el avance de lubricante se usa una unidad usual de motor-bomba 22, que está protegida en la dirección de transporte de lubricante a continuación a través de una válvula de retención 24 de clase constructiva habitual.

A continuación está conectada entre la unidad de motor-bomba 22 y las dos etapas de engranaje 16, 18 una unidad filtrante 26.

Como se deduce asimismo del resumen de esquema de conexiones, se evacua de la segunda etapa de engranaje 18 el lubricante que circula en el circuito de lubricante 20 y después, a través de la unidad de motor-bomba, se alimenta a la unidad filtrante 26, antes de que el lubricante limpiado de este modo se alimente a continuación a la otra primera etapa de engranaje 16 respectiva. La circulación de lubricante con esta finalidad puede llevarse a cabo con independencia de si el rotor, y con ello el engranaje 10, está en funcionamiento o no. De este modo podría conseguirse a través de un control no representado con más detalle una limpieza del lubricante, incluso si la propia instalación está desconectada, por ejemplo porque en cuanto al viento que se presente no fuera económico el funcionamiento de la instalación.

Para materializar una lubricación de inmersión para las etapas de engranaje 16, 18 está previsto una especie de baño de inmersión 28, que presenta una reserva de lubricante prefijable y en el que se sumergen, al menos parcialmente, las etapas de engranaje 16, 18 con sus ruedas de engranaje. En el baño de inmersión 28 está introducida una división 30, en donde después de este modo a cada etapa de engranaje 16, 18 está asociada su propia región de baño 32, 34. En especial la citada división y la cantidad de lubricante en el baño de inmersión 28 se han elegido de tal manera, que el lubricante 36 que rebosa (véase la representación con flechas) llega desde la En la forma de ejecución seleccionada, la evacuación de lubricante 40 está formada por un dispositivo de aspiración y la alimentación de lubricante 38 por un dispositivo de inyección, en donde la acción de aspiración y de inyección con esta finalidad puede ajustarse a través de la energía de la unidad de motor-bomba 22. En especial el dispositivo de inyección citado está configurado de tal modo, que en el sentido de un proceso de pulverización las piezas con gran superficie de la primera etapa de engranaje 16 se cubren o nebulizan con el lubricante.

Como se deduce asimismo de la figura, en la caja de engranaje 10 para la respectiva etapa de engranaje 16, 18 los dispositivos citados 38, 40 están dispuestos diagonalmente opuestos uno respecto al otro, en donde la alimentación de lubricante 38 atraviesa la parte de caja superior de la caja 10 y la evacuación de lubricante 40 en forma de dispositivo de aspiración la región de caja inferior, formada por el fondo de caja. En lo que se refiere a la disposición en diagonal, existe en esencia también la posibilidad, en el caso de una forma de ejecución no representada con más detalle, alimentar la cantidad de inyección al lado superior de la etapa de rueda dentada recta y llevar a cabo la aspiración en el lado inferior de la etapa planetaria. Sin embargo, debido a que la etapa planetaria a causa de su apoyo es muy sensible a las suciedades, ha demostrado ser favorable materializar el guiado en diagonal anterior. Como se ha ya se ha explicado el guiado de líquido en diagonal se ve además favorecido y mejorado por medio de que el lubricante 36 que rebosa se transfiere de una región de baño 32 a la otra región de baño 34 y después está a disposición de un proceso de filtrado a través de la unidad filtrante 26. De este modo se lucha eficazmente contra una sedimentación o deposición, en especial de partes de suciedad pesadas como virutas metálicas, etc., en la región de baño 32.

La unidad filtrante 26 puede presentar un elemento filtrante; sin embargo ha demostrado ser ventajoso prever en la dirección de transporte de lubricante en primer lugar un filtro en fino 44 protegido por una derivación 42 (válvula de retención bajo presión de un muelle), al que sigue postconectado en serie un filtro en grueso 46. En funcionamiento normal está previsto por lo tanto que el filtro en fino 44 lleve a cabo la limpieza de suciedades en el circuito de lubricante 20 y si fallara el filtro en fino 44 con esta finalidad, en especial si estuviese sometido a suciedades, existiría la posibilidad de que la válvula de derivación 42 se abra y la corriente de líquido se alimente después al filtro en grueso 46, en donde las suciedades más gruesas son retenidas después a través del filtro en grueso 46 y en ningún caso pueden entrar de forma dañina en el engranaje 10 con sus etapas de engranaje 16, 18. Ha demostrado ser especialmente favorable para el presente campo de aplicación que el filtro en grueso esté diseñado más grueso en un factor 10 que la etapa filtrante del filtro en fino 44. De este modo el filtro en fino 44 puede presentar una unidad filtrante de 5 μm y el filtro protector más grueso una unidad filtrante de 50 μm de tamaño de partícula. Las etapas de filtrado conectadas en serie con esta finalidad son del estado de la técnica, y ha demostrado ser especialmente ventajoso utilizar unidades filtrantes 26 según el aprendizaje del documento DE 101 05 612 A1 de la solicitante para el presente campo de aplicación.

Mediante la combinación de aspiración desde el cárter de aceite en la región de la rueda dentada recta y la inyección de lubricante en la etapa planetaria, después de la limpieza a través de la unidad filtrante 26, se consigue un abastecimiento lubricante para piezas de engranaje de instalaciones de energía eólica, que garantiza un funcionamiento sin averías, seguro y duradero incluso en el caso de utilizaciones y condiciones ambientales duras.

El dispositivo de lubricación conforme a la invención puede usarse por sí mismo como unidad constructiva; sin embargo también puede instalarse como sistema adicional para una lubricación circulante estándar o para una lubricación de baño de inmersión. Asimismo existe la posibilidad de integrar en el conducto de aspiración hacia la unidad de motor-bomba 22 un filtro de aspiración adicional o un tamiz de aspiración (no representados), para de este modo proteger la hidrobomba contra daños causados por suciedad. Asimismo el análisis del contenido de un tamiz de aspiración ofrece conclusiones sobre los procesos de desgaste en el engranaje. La división de las regiones de baño dentro de la caja de engranaje puede estar también formada por nervaduras o rigidizaciones de la caja de engranaje. La etapa planetaria 16 mostrada en la figura presenta unas llamadas ruedas planetarias, que circulan alrededor de la rueda planetaria representada en la figura en la parte inferior y, según se mira en la dirección de observación a la figura, se reproduce en la parte superior la rueda hueca; la estructura con esta finalidad de engranajes planetarios es habitual, de tal manera que en este punto ya no se trata esto con más detalle.

Conforme a la representación según la figura, una etapa de engranaje o planetaria 16 forma el engranaje de rueda planetaria o la llamada parte planetaria del engranaje, mientras que dos etapas de engranaje o rueda dentada recta 18 forman el verdadero engranaje de rueda dentada recta, que también se designa como parte de rueda dentada recta del engranaje. El concepto de lubricación en diagonal conforme a la invención para el dispositivo de lubricación también puede usarse para engranajes con otra cantidad de etapas de engranaje. La válvula de retención 24 insertada corriente abajo de la bomba 22 es opcional y no imprescindible. Sería especialmente adecuada una válvula de retención 24 con esta finalidad para una limitación de presión, en donde la corriente de aceite debería conducirse después, desde la válvula de retención, hasta el lado de aspiración de la bomba (no representado).

Claims (9)

1.

Dispositivo de lubricación para engranajes (10), en especial para instalaciones de energía eólica, con al menos dos etapas de engranaje (16, 18) dispuestas una junto a la otra y que están mutuamente en unión efectiva, así como con un circuito de lubricante (20) al que está conectada al menos una unidad filtrante (26), caracterizado porque se evacua desde una etapa de engranaje (18) el lubricante que circula en el circuito de lubricante (20), se limpia mediante la unidad filtrante (26) y a continuación puede alimentarse a la en cada caso otra etapa de engranaje (16).

2.

Dispositivo de lubricación según la reivindicación 1, caracterizado porque para materializar una lubricación de inmersión las etapas de engranaje (16, 18), en cada caso individualmente y al menos en parte, recorren una especie de baño de inmersión (28) con reserva de lubricante que presenta una división (30) tal, que a cada etapa de engranaje (16, 18) está asociada su propia región de baño (32, 34).

3.

Dispositivo de lubricación según la reivindicación 1, caracterizado porque se elige de tal modo la división y la cantidad de lubricante en el baño de inmersión (28), que el lubricante (36) que rebosa llega, desde una de las etapas de engranaje (16), con la alimentación de lubricante (38) hasta la región de baño (34) con la siguiente etapa de engranaje (18) y la evacuación de lubricante (40).

4.

Dispositivo de lubricación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al menos una de las etapas de engranaje (16) con la alimentación de lubricante (38) es un engranaje planetario y al menos la otra etapa

(18) con la evacuación de lubricante (40) un engranaje de rueda dentada recta.

5.

Dispositivo de lubricación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la evacuación de lubricante (40) se compone de un dispositivo de aspiración y la alimentación de lubricante (38) de un dispositivo de inyección, y porque en la caja de engranaje (10) para la respectiva etapa de engranaje (16, 18) los dispositivos citados (38, 40) atraviesan, dispuestos diagonalmente opuestos uno respecto al otro, la región superior o la inferior de la caja (10).

6.

Dispositivo de lubricación según la reivindicación 5, caracterizado porque la aspiración y la inyección del lubricante así como su circulación en el circuito de lubricante (20) están provocadas por una unidad de motor-bomba (22).

7.

Dispositivo de lubricación según la reivindicación 6, caracterizado porque la unidad filtrante (26) está dispuesta entre la unidad de motor-bomba (22) y la caja de engranaje (10) en el circuito de lubricante (20).

8.

Dispositivo de lubricación según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la unidad filtrante (26) presenta, en la dirección de transporte de lubricante, en primer lugar un filtro en fino (44) protegido con una derivación (42), al que sigue postconectado en serie un filtro en grueso (46).

9.

Dispositivo de lubricación según la reivindicación 6, caracterizado porque la unidad filtrante del filtro en grueso

(46) se elige aproximadamente de 5 a 10 veces más gruesa que la unidad filtrante en fino del filtro en fino (44).