Dispositivo y método de lubricación de engranajes con aumento de velocidad.

Conjunto que comprende una caja de engranajes y un dispositivo de lubricación para la caja de engranajes,

comprendiendo el conjunto:

una caja (10) de engranajes que incluye un árbol (12) de entrada, un grupo de engranajes que se hace girarmediante la rotación del árbol de entrada, y un árbol (18) de salida que se hace girar mediante la rotacióndel grupo de engranajes, acelerándose la rotación del árbol (12) de entrada y transmitiéndose al árbol (18)de salida por medio del grupo de engranajes

una cámara de almacenamiento de aceite que está dispuesta por debajo del grupo de engranajes yalmacena aceite lubricante para lubricar el grupo de engranajes;

una tubería (26) de circulación de aceite lubricante que incluye una bomba (24) y a través de la que sesuministra el aceite lubricante almacenado en la cámara de almacenamiento de aceite al grupo deengranajes dispuesto por encima de la cámara de almacenamiento de aceite mediante la bomba (24) y acontinuación gotea al interior de la cámara de almacenamiento de aceite después de lubricar el grupo deengranajes de modo que se devuelve a la cámara de almacenamiento de aceite;

estando el conjunto caracterizado porque comprende además:

una tubería (26B) de derivación que se proporciona en la tubería (26) de circulación de lubricante de aceitey evita la caja (10) de engranajes;

una válvula (40) de conmutación que se proporciona en la tubería (26) de circulación de lubricante de aceitey conmuta una trayectoria de suministro del aceite lubricante entre suministrar el aceite lubricante al grupode engranajes y suministrar el aceite lubricante a la tubería (26B) de derivación, y una primera unidad (42)de control que controla la válvula (40) de conmutación de manera que cuando se hace girar el árbol (12) deentrada, el aceite lubricante se suministra al grupo de engranajes, y cuando no se hace girar el árbol (12)de entrada, el aceite lubricante se suministra a la tubería (26B) de derivación.

Dispositivo y método de lubricación de engranajes con aumento de velocidad

Sector de la técnica La presente invención se refiere a un dispositivo de lubricación y a un método de lubricación para una caja de engranajes, especialmente para una caja de engranajes usada en climas fríos.

Estado de la técnica Tradicionalmente, se usa frecuentemente en muchas industrias una caja de engranajes que comprende un árbol de entrada, un engranaje de lado de entrada que se hace girar mediante la rotación del árbol de entrada, y un engranaje de lado de salida engranado con el engranaje de lado de entrada y que se hace girar mediante la rotación del árbol de entrada, y en la que la rotación del árbol principal se acelera y transmite al árbol de salida por medio del engranaje de lado de entrada y engranaje de lado de salida.

Por ejemplo, en una turbina eólica de un generador de turbina eólica, la turbina eólica hace girar una pala, el árbol principal (árbol de entrada) se hace girar mediante la rotación de la pala, la rotación del árbol principal se acelera mediante la caja de engranajes y transmite al árbol de salida conectado a un generador de modo que genera electricidad (véase el documento GB 2201200A, según el preámbulo de las reivindicaciones independientes) .

En este tipo de caja de engranajes, se suministra aceite lubricante de modo que se suavice el trabajo de la caja de engranajes.

Además, este tipo de turbina eólica se instala tanto en climas cálidos como en climas fríos.

Una manera convencional de poner en marcha la turbina eólica para generar potencia eólica en climas fríos se explica con referencia a la figura 2.

Una caja (110) de engranajes comprende un árbol (112) de entrada que se hace girar con una pala mediante la potencia eólica, un engranaje (114) de lado de entrada que se hace girar mediante la rotación del árbol (112) de entrada, un engranaje (116) de lado de salida engranado con el engranaje (114) de lado de entrada y que se hace girar con la rotación del engranaje de lado de entrada, y un árbol (118) de salida que se hace girar mediante la rotación del engranaje (116) de lado de salida y que está conectado al generador no mostrado en los dibujos. Un extremo del árbol (112) de entrada y un extremo del árbol (118) de salida, el engranaje (114) de lado de entrada, el engranaje (116) de lado de salida están alojados en una carcasa (138) . El árbol (112) de entrada está soportado de manera giratoria en la carcasa (138) por medio de cojinetes (134) y el árbol (118) de salida está soportado de manera giratoria en la carcasa (138) por medio de cojinetes (136) .

Además, junto con la caja (110) de engranajes, se proporciona un dispositivo (111) de lubricación para suavizar el trabajo de la caja (110) de engranajes, que incluye un depósito (120) de aceite y una tubería (126) de circulación de aceite lubricante.

El depósito (120) de aceite está dispuesto en la parte inferior de la carcasa (138) de modo que se almacena aceite lubricante para facilitar el trabajo de la caja (110) de engranajes. Además, se proporciona un calentador (122) en el depósito (120) de aceite para calentar el aceite lubricante guardado en el depósito de aceite.

La tubería (126) de circulación de aceite lubricante es una tubería de circulación para suministrar el aceite lubricante guardado en el depósito (120) de aceite a la caja (110) de engranajes. En la tubería (126) de circulación de aceite lubricante están dispuestos una bomba (124) , un enfriador (128) de aceite, una tubería 130 de derivación de enfriador de aceite. El enfriador (128) de aceite y la tubería de derivación de enfriador de aceite son opcionales.

Se explica a continuación como poner en marcha la caja (110) de engranajes y el dispositivo (111) de lubricación desde un estado parado a baja temperatura (por ejemplo, la temperatura exterior es de -30ºC) .

Cuando la temperatura es de -30ºC en el exterior y la caja (110) de engranajes y el dispositivo (111) de lubricación se mantienen en el estado parado, el aceite en el interior del depósito (120) de aceite se acerca a -30ºC y el aceite lubricante a -30ºC permanece en la tubería (126) de circulación de aceite lubricante y el enfriador (128) de aceite. Y es posible que el agua en el aire dentro de la tubería (126) de circulación de aceite lubricante se congele y bloquee la tubería (126) de circulación. Por tanto, es necesario calentar el aceite en el depósito (120) de aceite y a continuación hacer circular el aceite calentado a través de la tubería (126) de circulación de aceite lubricante de modo que se caliente el enfriador (128) de aceite y el interior de la tubería (126) de circulación de aceite lubricante.

Por tanto, antes de activar la caja (110) de engranajes, el aceite lubricante guardado en el depósito (120) de aceite se calienta mediante un calentador (122) . Cuando el aceite lubricante calentado alcanza una temperatura

predeterminada (por ejemplo una temperatura fija en el intervalo de 0 a 10ºC) , se activa la bomba (124) y suministra el aceite lubricante a través de la tubería (126) de circulación a la caja (110) de engranajes. El aceite lubricante suministrado a la caja (110) de engranajes cae en el depósito (120) de aceite por gravedad.

De esta manera, se calientan la tubería (126) de circulación y el enfriador (128) de aceite. Una vez que se calientan la tubería (126) de circulación y el enfriador (128) de aceite suficientemente, el aceite lubricante puede suministrarse a la caja (110) de engranajes de manera estable y la caja de engranajes se pone en marcha haciendo girar el árbol

(112) de entrada.

El dispositivo de lubricación de la caja de engranajes se usa normalmente. Por ejemplo, el documento de patente 1 (JP10-096463A) da a conocer este tipo de dispositivo de lubricación.

Sin embargo, en el dispositivo de lubricación convencional que se muestra en la figura 2, el aceite lubricante se hace circular en un estado tal que no se hace girar el árbol de entrada, por ejemplo no se hace girar ni el engranaje de lado de entrada ni el engranaje de lado de salida. El aceite lubricante de 0 a 10ºC tiene viscosidad cinética alta de 2000 a 8000 cST y baja separación de burbujas. Por tanto, cuando el lubricante de 0 a 10ºC se suministra al engranaje de lado de entrada y engranaje de lado de salida, el aceite lubricante salpica y se dispersa, y a continuación cae en el depósito de aceite por gravedad. Si la salpicadura del lubricante continúa, el aceite lubricante en el depósito de aceite se vuelve turbio y entra mucho aire en el aceite lubricante.

Cuando se hace circular el aceite lubricante con alto contenido de aire, se produce aireación y se generan ruidos y vibración anómalos procedentes de la bomba, dando como resultado la disminución de la vida de la bomba.

Esto resulta de suministrar el aceite lubricante con viscosidad cinética alta a la caja de engranajes incluyendo los engranajes cuando no se hacen girar los engranajes. Es posible hacer circular el aceite lubricante que se ha calentado mediante el calentador a mayor temperatura (por ejemplo de 20 a 30ºC) en lugar de 0 a 10ºC. Sin embargo, esto no es razonable ya que se tarda mucho tiempo de manera comparativa en calentar el aceite lubricante a de 20 a 30ºC en climas fríos.

Objeto de la invención Por tanto, en vista de los problemas anteriores, un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de lubricación y un método de lubricación para una caja de engranajes que no tarde mucho en calentar el aceite lubricante incluso en climas fríos e impide que el aire entre en el aceite lubricante debido a la salpicadura del mismo durante la activación de la caja de engranajes.

Para lograr el objeto anterior, la presente invención proporciona un conjunto que comprende una caja de engranajes y un dispositivo de lubricación para la caja de engranajes, tal como se define en la reivindicación adjunta 1. Un conjunto de este tipo comprende: una caja de engranajes que incluye un árbol de entrada, un grupo de engranajes que se hace girar mediante la rotación del árbol de entrada, y un árbol de salida que se hace girar mediante la rotación del grupo de engranajes, acelerándose la rotación del árbol de entrada y transmitiéndose al árbol de salida por medio del grupo de engranajes; una cámara de almacenamiento de aceite que almacena aceite lubricante para lubricar la caja de engranajes; una tubería de circulación de aceite lubricante que incluye una bomba y a través de la que se suministra el aceite lubricante almacenado en la cámara de almacenamiento de aceite a la caja de engranajes mediante la bomba y a continuación se devuelve a la cámara... [Seguir leyendo]

1. Conjunto que comprende una caja de engranajes y un dispositivo de lubricación para la caja de engranajes, comprendiendo el conjunto:

una caja (10) de engranajes que incluye un árbol (12) de entrada, un grupo de engranajes que se hace girar mediante la rotación del árbol de entrada, y un árbol (18) de salida que se hace girar mediante la rotación del grupo de engranajes, acelerándose la rotación del árbol (12) de entrada y transmitiéndose al árbol (18) de salida por medio del grupo de engranajes;

una cámara de almacenamiento de aceite que está dispuesta por debajo del grupo de engranajes y almacena aceite lubricante para lubricar el grupo de engranajes;

una tubería (26) de circulación de aceite lubricante que incluye una bomba (24) y a través de la que se suministra el aceite lubricante almacenado en la cámara de almacenamiento de aceite al grupo de engranajes dispuesto por encima de la cámara de almacenamiento de aceite mediante la bomba (24) y a continuación gotea al interior de la cámara de almacenamiento de aceite después de lubricar el grupo de engranajes de modo que se devuelve a la cámara de almacenamiento de aceite;

estando el conjunto caracterizado porque comprende además:

una tubería (26B) de derivación que se proporciona en la tubería (26) de circulación de lubricante de aceite y evita la caja (10) de engranajes;

una válvula (40) de conmutación que se proporciona en la tubería (26) de circulación de lubricante de aceite y conmuta una trayectoria de suministro del aceite lubricante entre suministrar el aceite lubricante al grupo de engranajes y suministrar el aceite lubricante a la tubería (26B) de derivación, y una primera unidad (42) de control que controla la válvula (40) de conmutación de manera que cuando se hace girar el árbol (12) de entrada, el aceite lubricante se suministra al grupo de engranajes, y cuando no se hace girar el árbol (12)

de entrada, el aceite lubricante se suministra a la tubería (26B) de derivación 2. Conjunto según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una segunda unidad (44) de control que controla el árbol (12) de entrada para hacerse girar tras pasar un periodo de tiempo fijado desde que se pone en marcha la bomba (24) .

3. Conjunto según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque comprende además un orificio (46) que está dispuesto en la tubería (26B) de derivación y eleva la temperatura del aceite lubricante que se hace circular en la tubería de derivación con un calentamiento por resistencia del orificio (46) .

4. Método para poner en marcha una caja (10) de engranajes dotada de un dispositivo de lubricación, en el que la rotación de un árbol (12) de entrada se acelera y transmite a un árbol (18) de salida por medio de un grupo de engranajes, y se suministra aceite lubricante almacenado en una cámara de almacenamiento de aceite que está dispuesta por debajo del grupo de engranajes al grupo de engranajes mediante una bomba

(24) de modo que lubrica el grupo de engranajes y a continuación gotea y se devuelve a la cámara de 45 almacenamiento de aceite, estando el método caracterizado porque comprende las etapas de:

cuando no se hace girar el árbol de entrada, hacer circular el aceite lubricante almacenado en la cámara de almacenamiento de aceite mediante la bomba (24) de modo que se devuelve el aceite lubricante a la cámara de almacenamiento de aceite inferior a una posición de la cámara de almacenamiento de aceite a 50 la que se devuelve el aceite lubricante cuando se hace girar el árbol de entrada, mientras se evita la caja (10) de engranajes; y

tras pasar un periodo de tiempo fijo desde que se pone en marcha la bomba (24) , controlar el árbol (12) de entrada para iniciar la rotación y conmutar una trayectoria de suministro desde evitar la caja (10) de 55 engranajes hasta suministrar el aceite lubricante al grupo de engranajes y a continuación devolver el aceite lubricante a la cámara de almacenamiento de aceite.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque la caja (10) de engranajes se evita por medio de una tubería (26B) de derivación, y en el que la temperatura del aceite lubricante que se hace circular en la 60 tubería (26B) de derivación se eleva con un calentamiento por resistencia de un orificio (46) que está dispuesto en la tubería (26B) de derivación.