Engranaje para aplicaciones industriales o instalaciones de energía eólica.

Engranaje para aplicaciones industriales o instalaciones de energía eólica,

con

- un árbol de impulsión (2) y un árbol de salida (5), que están montados en una caja de engranaje (1) y en cada caso atraviesan una abertura de caja,

- al menos una rueda dentada (3) unida al árbol de impulsión (2) y al menos una rueda dentada (4) unida al árbol de salida (5), que están mutuamente engranadas indirecta o directamente,

- un depósito de lubricante (8) que está unido, por un lado, a una salida de una bandeja de recogida de lubricante formada sobre un fondo de caja y, por otro lado, al menos a un punto de alimentación de lubricante (11) para un cojinete o una rueda dentada,

- un recipiente de compensación de lubricante (10) que está unido en función de la presión o de la temperatura del lubricante, por un lado, al depósito de lubricante (8) y, por otro lado, al menos a un punto de alimentación de lubricante (11),

- una bomba de lubricante (9), que está conectada a un circuito de lubricante que comprende la bandeja de recogida de lubricante, el depósito de lubricante (8), el recipiente de compensación de lubricante (10) y el al menos un punto de alimentación de lubricante (11),

- una unidad de regulación asociada a la bomba de lubricante (9) para regular el nivel de llenado en la bandeja de recogida de lubricante, al menos a un nivel de baño seco para un funcionamiento normal y a un nivel de lubricación por inmersión para un funcionamiento de emergencia o sin carga con la bomba de lubricación (9) desconectada, en donde la bomba de lubricante (9) está desconectada en funcionamiento de emergencia o sin carga,

caracterizado porque para la regulación del nivel de llenado en la bandeja de recogida de lubricante, en un funcionamiento con carga parcial, está prefijado un nivel de lubricación por inmersión, en donde la bomba de lubricante (9) en funcionamiento con carga parcial está ajustada a una capacidad de transporte reducida para un transporte de lubricante hasta al menos un punto de alimentación de lubricante (11).

Engranaje para aplicaciones industriales o instalaciones de energía eólica En engranajes para aplicaciones industriales o instalaciones de energía eólica debe asegurarse, dentro de todos los requisitos de funcionamiento, un suministro de lubricante suficiente en contactos de deslizamiento o rodamiento de cojinetes, árboles, pernos, dentados de rodadura o enchufe. En especial en el caso de funcionamiento continuado o elevados números de alteración de carga, los engranajes están sometidos a unas considerables cargas de fatiga en forma de excesos de rodadura o rodamiento. Por ello los elementos de la máquina como dentados y cojinetes requieren una lubricación eficaz y eficiente, para evitar daños o un desgaste prematuro. También es extraordinariamente importante una evacuación de calor de los elementos de máquina afectados tribológicamente.

En documento DE 10 2009 017 521 B4 se describe un engranaje de una instalación de energía eólica, en el que un conducto de descarga para aceite desde un baño de aceite presenta una abertura de entrada dispuesta en el baño de aceite. La abertura de entrada del conducto de descarga está dispuesta por debajo de un nivel mínimo de llenado de aceite del baño de aceite. Por encima de la abertura de entrada está prevista en el conducto de descarga una perforación, a través de la cual puede fluir o circular el aceite del baño de aceite. De este modo el nivel de llenado de aceite no desciende por debajo del nivel mínimo de llenado de aceite, ni siquiera durante una parada de la instalación de energía eólica.

Del documento WO 2009/112093 A2 se conoce una instalación de energía eólica, cuyo engranaje comprende una bomba de lubricante para la lubricación por presión o forzada de piezas constructivas sometidas a desgaste. Para el suministro de lubricante en un funcionamiento sin carga o en caso de caída de la red está prevista una bomba de emergencia acoplable, que puede accionarse mediante un rotor de la instalación de energía eólica, y que se deja fuera de funcionamiento en un funcionamiento normal de la instalación de energía eólica.

Del documento DE 10 2007 029 469 A1 se conoce un engranaje de instalación de energía eólica, que comprende una primera instalación de transporte de aceite para transportar aceite desde un baño de aceite. A través de una instalación de distribución de energía se transfiere aceite a las piezas de engranaje a abastecer. El engranaje de instalación de energía eólica comprende al menos una etapa de rueda dentada recta con dos ruedas dentadas rectas que engranan una en la otra, que forman una bomba de rueda dentada como segunda instalación de transporte de aceite.

En el documento DE 10 2005 005 154 A1 se describe un engranaje de vehículo con lubricación por baño seco, en el que una región inferior de la caja de engranaje está parcialmente llena de aceite de engranaje. Para un suministro de aceite lubricante a componentes del engranaje durante el funcionamiento de un vehículo está prevista una instalación de transporte de aceite, que durante el funcionamiento del vehículo transporta aceite de engranaje desde la región inferior de la caja de engranaje a un depósito de aceite de engranaje y a instalaciones de lubricación. Una vez finalizado el funcionamiento del vehículo el aceite de engranaje vuelve a través de una vía de fluido, que une el depósito de aceite de engranaje a la región inferior de la caja de engranaje, desde el depósito de aceite de engranaje hasta la región inferior de la caja de engranaje. De este modo se garantiza que al menos algunas de las ruedas dentadas del engranaje estén sumergidas en aceite de engranaje, una vez finalizado el funcionamiento del vehículo. Durante el funcionamiento del vehículo el aceite de engranaje en la región inferior de la caja de engranaje desciende continuamente hasta un nivel, en el cual ninguna rueda dentada del engranaje está sumergida en aceite de engranaje.

Del documento DE 37 02 008 A1 se conoce un procedimiento para lubricar un engranaje para instalaciones de energía eólica, en el que se mantiene una lubricación de funcionamiento mediante una instalación de circulación de aceite con lubricación por inyección y, al mismo tiempo, se refrigera aceite en la instalación de circulación. Si se desciende por debajo de un número de revoluciones ajustable se lleva un nivel de aceite en el engranaje hasta un valor necesario para una lubricación por inmersión, por medio de que se entrega al engranaje una cantidad de aceite necesaria para esto.

Las bombas de lubricante accionadas mecánicamente para engranajes están diseñadas habitualmente en cuanto a su multiplicación de tal modo, que sólo a partir de un determinado número de revoluciones del engranaje se transporte una cantidad digna de mención de lubricante. Si por el contrario las bombas de lubricante permiten un volumen de transporte satisfactorio incluso con números de revoluciones reducidos, en un margen de potencia nominal del engranaje sufren una carga extremadamente fuerte y están sobredimensionadas claramente para un margen de número de revoluciones inferior. Además de esto las bombas de lubricante mecánicas, a causa de su necesidad de espacio, no pueden alojarse muchas veces en engranajes con forma constructiva compacta.

El documento US 2011 150 655 A1 (Vestas Wind Systems) , que hace patente un engranaje según el preámbulo de la reivindicación 1, describe un sistema de lubricación de un sistema de engranaje de una turbina de viento, en donde el sistema de lubricación presenta -un primer recipiente diseñado para alojar lubricantes, -un segundo recipiente diseñado para alojar lubricante, -un medio de bombeo que, durante el funcionamiento normal, está diseñado para alimentar lubricante desde el primer recipiente al segundo recipiente, -un sistema de distribución en unión de fluido entre el primer recipiente y el sistema de engranaje, de tal modo que el lubricante durante el funcionamiento normal puede alimentarse desde el primer recipiente, a través del sistema de distribución, al sistema de engranaje, y -un medio de válvula que puede desplazarse entre una primera posición, en la que se impide una circulación del lubricante directamente desde el segundo recipiente hasta el sistema de engranaje o hasta el primer recipiente, y una segunda posición en la que está permitida una circulación así del lubricante, en donde el medio de válvula actúa de tal forma como reacción a variaciones de presión en el sistema de lubricación, que una variación de presión predeterminada produce automática y directamente que los medios de válvula se desplacen desde la primera posición a la segunda posición, y en donde el primer recipiente al mismo tiempo está en unión de fluido con el sistema de distribución y el segundo recipiente, a través de vías de circulación paralelas, cuando el medio de válvula está en la primera posición.

El documento US 2001 168 495 A1 (General Electric) describe un sistema de lubricación para un engranaje de turbina de fluidos, en donde el sistema de lubricación presenta: un subsistema de reserva, para entregar aceite mediante un recipiente de aceite o un acumulador hidráulico a un engranaje de una turbina de fluidos para lubricar durante al menos un estado de marcha en vacío o avería de la red eléctrica; caracterizado por al menos una válvula de control normalmente abierta, para hacer posible la corriente de aceite desde el subsistema de abastecimiento al engranaje, en el caso de que falte la electricidad alimentada al menos a una válvula de control; y un subsistema de control, para entregar electricidad al menos a una válvula de control, para mantener la al menos una válvula de control en una posición cerrada, cuando no existe una marcha en vacío ni una avería de la red eléctrica.

La presente invención se ha impuesto la tarea de crear un engranaje para aplicaciones industriales o instalaciones de fuerza eólica con un sistema de suministro de lubricante, que haga posible un suministro de lubricante fiable y presente una menor necesidad de energía en todos los estados de funcionamiento de un sistema de accionamiento que comprenda el engranaje, en especial en el caso de un fallo repentino de suministro de energía o en un funcionamiento sin carga.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención mediante un engranaje con las particularidades indicadas en la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican perfeccionamientos ventajosos de la presente invención.

El engranaje conforme a la invención comprende un árbol de impulsión y un árbol de salida, que están montados en una caja de engranaje y en cada caso atraviesan una abertura de caja, así como al menos una rueda dentada unida al árbol de impulsión... [Seguir leyendo]

1. Engranaje para aplicaciones industriales o instalaciones de energía eólica, con -un árbol de impulsión (2) y un árbol de salida (5) , que están montados en una caja de engranaje (1) y en cada caso atraviesan una abertura de caja, -al menos una rueda dentada (3) unida al árbol de impulsión (2) y al menos una rueda dentada (4) unida al árbol de salida (5) , que están mutuamente engranadas indirecta o directamente, -un depósito de lubricante (8) que está unido, por un lado, a una salida de una bandeja de recogida de lubricante formada sobre un fondo de caja y, por otro lado, al menos a un punto de alimentación de lubricante (11) para un cojinete o una rueda dentada, -un recipiente de compensación de lubricante (10) que está unido en función de la presión o de la temperatura del lubricante, por un lado, al depósito de lubricante (8) y, por otro lado, al menos a un punto de alimentación de lubricante (11) , -una bomba de lubricante (9) , que está conectada a un circuito de lubricante que comprende la bandeja de recogida de lubricante, el depósito de lubricante (8) , el recipiente de compensación de lubricante (10) y el al menos un punto de alimentación de lubricante (11) , -una unidad de regulación asociada a la bomba de lubricante (9) para regular el nivel de llenado en la bandeja de recogida de lubricante, al menos a un nivel de baño seco para un funcionamiento normal y a un nivel de lubricación por inmersión para un funcionamiento de emergencia o sin carga con la bomba de lubricación (9) desconectada, en donde la bomba de lubricante (9) está desconectada en funcionamiento de emergencia o sin carga, caracterizado porque para la regulación del nivel de llenado en la bandeja de recogida de lubricante, en un funcionamiento con carga parcial, está prefijado un nivel de lubricación por inmersión, en donde la bomba de lubricante (9) en funcionamiento con carga parcial está ajustada a una capacidad de transporte reducida para un transporte de lubricante hasta al menos un punto de alimentación de lubricante (11) .

2. Engranaje según la reivindicación 1, en el que la regulación de nivel de llenado en la bandeja de recogida de lubricante se realiza exclusivamente mediante una regulación de la capacidad de transporte de la bomba de lubricante (9) .

3. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la bomba de lubricante (9) en funcionamiento normal está ajustada a plena capacidad de transporte,

4. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que en el caso de funcionamiento de emergencia o sin carga al menos una rueda dentada está sumergida, al menos en parte, en lubricante (101) en la bandeja de recogida de lubricante.

5. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que en el caso de funcionamiento de emergencia o sin carga está previsto, para el suministro de lubricante al menos a un cojinete y/o una rueda dentada dispuestos por encima de la bandeja de recogida de aceite, al menos un recipiente de recogida de lubricante (6) para el lubricante

(101) alojado mediante al menos una pieza de engranaje giratoria desde la bandeja de recogida de lubricante.

6. Engranaje según la reivindicación 5, en el que el recipiente de recogida de lubricante (6) está unido, a través de una unión tubular (7) y/o de un canal de suministro de lubricante integrado en la caja de engranaje (1) , a un punto de alimentación de lubricante para el cojinete y/o la rueda dentada dispuestos por encima de la bandeja de recogida de lubricante.

7. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el nivel de baño seco en la bandeja de recogida de lubricante es inferior a todas las ruedas dentadas.

8. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el recipiente de compensación de lubricante (10) está unido mediante una conexión, que comprende una membrana sometida a fuerza elástica o a nitrógeno, al depósito de lubricante (8) y al menos a un punto de alimentación de lubricante (11) .

9. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el recipiente de compensación de lubricante (10) está unido mediante una conexión, que comprende un estrangulador pasivo, al depósito de lubricante (8) y al menos a un punto de alimentación de lubricante (11) .

10. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el recipiente de compensación de lubricante (10) ,

en funcionamiento con carga parcial, está separado del depósito de lubricante (8) y del al menos un punto de alimentación de lubricante (11) mediante un elemento de ajuste o un elemento de conexión pasivo.

11. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la unidad de regulación para la regulación del nivel de llenado está configurada de tal manera, que una conmutación del funcionamiento de emergencia o sin carga al funcionamiento con carga parcial se realiza en función de la temperatura o la viscosidad del lubricante.

12. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el recipiente de compensación de lubricante (10) presenta un volumen que se corresponde con una cantidad de lubricante en la bandeja de recogida de lubricante para la lubricación por inmersión.

13. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el recipiente de compensación de lubricante (10) en funcionamiento normal está lleno de lubricante y en funcionamiento de emergencia o sin carga está vacío.

14. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que está (n) dispuesto (s) un intercambiador de calor y/o un elemento de calefacción en el recipiente de compensación de lubricante (10) y/o en el depósito de lubricante (8) .