DE102011018477A1 - Apparatus for supporting measuring device used for measuring misalignment of gear box and generator in wind turbine, has fastening elements for fastening two components arranged on same radius of measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung eines Messgerätes, welches in Verbindung mit einer korrespondierenden Messeinrichtung der Ausrichtung zweier Aggregate dient, die mittels einer Wellenkupplung miteinander verbunden sind, wobei das Messgerät auf einem Radius angeordnet und dem ersten Aggregat zugeordnet ist, die korrespondierende Messeinrichtung auf demselben Radius hingegen dem zweiten Aggregat zugeordnet ist und die Messung mittels einer korrespondierenden Umfangsbewegung beider Aggregate und entsprechender Umfangsbewegung von Messgerät und Messeinrichtung Ausrichtungsfehler der Aggregate zueinander aufzeigt.The invention relates to a device for mounting a measuring device which, in conjunction with a corresponding measuring device, serves to align two units which are connected to one another by means of a shaft coupling, wherein the measuring device is arranged on a radius and assigned to the first unit, the corresponding measuring device on the same Radius, however, is associated with the second unit and the measurement by means of a corresponding circumferential movement of both units and corresponding circumferential movement of the measuring device and measuring device alignment error of the units to each other shows.
In vielen Anwendungsbereichen werden zwei Aggregate mittels einer Wellenkupplung verbunden. Beispielhaft sind hier ein Antrieb und ein Getriebe bei landwirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Maschinen oder Getriebe und Generator bei Windkraftanlagen genannt. Weitere mögliche Verwendungen sind Bahnantriebe, Schiffsantriebe uns sonstige Anlagen.In many applications, two units are connected by means of a shaft coupling. Exemplary here are a drive and a transmission in agricultural or forestry machinery or gear and generator called wind turbines. Other possible uses are rail drives, marine drives and other equipment.
Die Wellenkupplung weist in der Regel gummielastische Elemente auf, die Leistungsspitzen im Antriebsstrang dämpfen, aber auch radialen, axialen und Winkel-Versatz der Aggregate zueinander in einem gewissen Rahmen ausgleichen.The shaft coupling usually has rubber-elastic elements that dampen power peaks in the drive train, but also compensate for radial, axial and angular displacement of the units to each other within a certain scope.
Um eine lange Lebensdauer der Kupplung zu gewährleisten, ist eine möglichst exakte Ausrichtung der Aggregate zueinander erforderlich. Die Aggregate selbst sind häufig gegenüber ihrer Standfläche ebenfalls auf elastischen Elementen aufgesetzt, um Aggregatvibrationen gegenüber der Standfläche zu dämpfen. Solche Gummilager werden durch die Aggregate in unterschiedlichem Maße über den Einsatzzeitraum komprimiert, so dass selbst bei Erstmontage korrekt zueinander ausgerichtete Aggregate sich über die Einsatzzeit in ihrer Ausrichtung zueinander verändern. Unter Vernachlässigung diverser anderer Faktoren ist das Maß des Radialversatzes und des Winkelversatzes der Aggregate zueinander einer der entscheidenden Faktoren für die Lebensdauer der Wellenkupplung und somit ein entscheidender Faktor für die Funktionszuverlässigkeit der Aggregatanordnung.In order to ensure a long service life of the coupling, it is necessary to align the units with each other as precisely as possible. The aggregates themselves are often placed opposite to their footprint also on elastic elements to dampen aggregate vibrations relative to the base. Such rubber bearings are compressed by the units to varying degrees over the period of use, so that even at initial assembly correctly aligned units change over the period of use in their orientation to each other. Neglecting various other factors, the degree of radial offset and the angular offset of the units relative to one another is one of the decisive factors for the life of the shaft coupling and thus a decisive factor for the functional reliability of the assembly arrangement.
Bei Windkraftanlagen sind in der Regel der die Elektrizität erzeugende Generator und das Getriebe, welches die Rotorgeschwindigkeit umsetzt, über eine Wellenkupplung miteinander verbunden. Auf der Getriebewelle ist eine Bremsscheibe angeordnet, mittels derer der Rotor beispielsweise zu Wartungszwecken festgestellt werden kann.In wind turbines are usually the electricity generating generator and the transmission, which converts the rotor speed, connected to each other via a shaft coupling. On the transmission shaft, a brake disc is arranged, by means of which the rotor can be detected, for example, for maintenance purposes.
Im druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik wird ein Messgerät mittels eines Magneten an der Bremsscheibe befestigt, eine korrespondierende Messeinrichtung wird generatorseitig je nach Möglichkeit ebenfalls mit einem Magneten oder über ein mittels einer Kette an der Generatorwelle festgehaltenen Gestänge befestigt. In der Regel handelt es sich bei Messgerät und Messeinrichtung um zwei von Ihrem Aufbau her identische Geräte, die zum jeweils anderen Gerät einen Laserstrahl richten. Nach Anordnung von Messgerät und Messeinrichtung an den Aggregaten und nach einer Ausrichtung von Messeinrichtung und Messgerät zueinander wird der Antriebsstrang in Umfangsrichtung in wenigstens drei unterschiedliche Positionen bewegt. Dabei beträgt der Abstand von Position zu Position etwa 90 Grad.In the prior art document that can not be assigned by technical document, a measuring device is fastened to the brake disk by means of a magnet, and a corresponding measuring device is also fastened on the generator side with a magnet or via a linkage fixed to the generator shaft by means of a chain. As a rule, the measuring device and the measuring device are two devices which are identical in terms of their construction and direct a laser beam to the other device. After arrangement of measuring device and measuring device to the units and after an alignment of measuring device and measuring device to each other, the drive train is moved in the circumferential direction in at least three different positions. The distance from position to position is about 90 degrees.
Je nach radialem und/oder winkligem Versatz der Aggregate zueinander verändert sich die relative Lage von Messgerät zu Messeinrichtung während der Drehung in Umfangsrichtung, was über die zueinander gerichteten Laserstrahlen erfasst wird. Aus der Veränderung der relativen Lage von Messgerät und Messeinrichtung lässt sich der Versatz der Aggregate zueinander und der entsprechende Korrekturfaktor zur Neuausrichtung bestimmen.Depending on the radial and / or angular offset of the units relative to each other, the relative position of the measuring device to the measuring device during rotation in the circumferential direction, which is detected by the laser beams directed to each other. From the change in the relative position of meter and measuring device, the offset of the units to each other and the corresponding correction factor for realignment can be determined.
Diese Art der Anbringung des Messgerätes zur Ausrichtung von Aggregaten bei Windkraftanlagen ist mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Zunächst einmal weisen die Bremsscheiben der Anlagen in der Regel einen Planschlag auf, der die Messung verfälscht.This type of attachment of the meter to the alignment of units in wind turbines has a number of disadvantages. First of all, the brake disks of the systems usually have a flat lay that falsifies the measurement.
Weiterhin ist die Befestigung des Messgerätes mittels Magnet unsicher und birgt die Gefahr von Beschädigungen des Geräts sowie von Anlagenbauteilen. Zu Messzwecken ist die Windkraftanlage regelmäßig aus dem Wind gedreht. Um das Messgerät und die Messeinrichtung in Umfangsrichtung zu bewegen, wird in aller Regel die Bremse gelöst, die Bewegungsrichtung der Bremsscheibe nach dem Lösen der Bremse ist jedoch unklar. Infolgedessen kommt es gelegentlich vor, dass das mittels Magnet auf der Bremsscheibe angeordnete Gerät sich in Richtung Bremssattel bewegt, gegen diesen gefahren wird und in seiner Position auf der Bremsscheibe verschoben wird. In aller Regel ist die Wucht einer Kollision zwischen Messgerät und Bremssattel derart groß, dass sich das Messgerät vom Magnet löst, herab fällt und Schaden nimmt.Furthermore, the attachment of the measuring device by means of a magnet is uncertain and involves the risk of damage to the device and system components. For measuring purposes, the wind turbine is regularly turned out of the wind. In order to move the measuring device and the measuring device in the circumferential direction, the brake is usually solved, the direction of movement of the brake disc after releasing the brake is unclear. As a result, it happens occasionally that the device arranged on the brake disk by means of a magnet moves in the direction of the caliper, is moved against the latter and is displaced in its position on the brake disk. As a rule, the force of a collision between the measuring device and the caliper is so great that the measuring device is released from the magnet, falls down and takes damage.
Weiterhin ist die Anordnung des Messgerätes mittels Magnet auf der Bremsscheibe auch ohne Kollision mit dem Bremssattel nicht lagesicher genug. Die Masseträgheit von Magnet und Messgerät führt beim plötzlichen Abbremsen der Anlage bei Erreichen der neuen Messposition häufig dazu, dass das Messgerät seine Position auf der Bremsscheibe verändert und somit die Messung abgebrochen werden muss, da sie andernfalls verfälscht wäre. Vor einem erneuten Messversuch müssen Messgerät und Messeinrichtung erneut zueinander ausgerichtet werden; mit der Messung ist erneut zu beginnen.Furthermore, the arrangement of the measuring device by means of magnet on the brake disc is not secure enough even without collision with the caliper. The inertia of the magnet and the measuring device often causes the measuring device to position itself on the brake disc when the system is suddenly slowed down when the new measuring position is reached changed and thus the measurement must be aborted, otherwise it would be falsified. Before a new measurement attempt, the measuring device and measuring device must be aligned again; with the measurement is to start again.
Bei der Ausrichtung anderer Maschinenaggregate zueinander bestehen, sofern die Messgeräte mittels Magnet an einem der Aggregate befestigt werden, grundsätzlich ebenfalls die vorgenannten Probleme. In vielen Situationen ist aber eine Anordnung des Messgerätes an zumindest einem Aggregat mittels Magnet gar nicht möglich. Als Beispiel sind hier bestimmte Motorschwungräder zu nennen, die eine zur Drehachse hin stufenförmig eingesenkte Oberfläche aufweisen. Bei solchen Aggregaten ist eine präzise Messung in aller Regel bislang nicht möglich, so dass die Ausrichtung der Aggregate allenfalls behelfsweise und per Iteration möglich ist.In the alignment of other machine units to each other, if the measuring devices are attached by means of magnet to one of the units, in principle also the aforementioned problems. In many situations, however, an arrangement of the measuring device on at least one unit by means of magnet is not possible. As an example, certain engine flywheels are to be mentioned here, which have a surface which is sunk in a stepped manner in relation to the axis of rotation. In such aggregates, a precise measurement is usually not possible so far, so that the alignment of the aggregates is possible only as a makeshift and by iteration.
Ähnliche Probleme bestehen beim Messen des Aggregatversatzes in anderen Anwendungsbereichen, wie dem Anlagenbau und bei Antriebssträngen im Allgemeinen.Similar problems exist in measuring aggregate misalignment in other applications such as plant construction and powertrains in general.
Eine nicht gattungsgemäße Vorrichtung ist in
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher das Messgerät aggregatseitig sicher festgelegt werden kann, um auch unter erschwerten Bedingungen eine sichere Messung durchführen zu können.The object of the invention is to provide a device with which the meter can be set safely on the aggregate side in order to perform a reliable measurement even under difficult conditions.
Gelöst wird die Aufgabe von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Vorrichtung mittels wenigstens eines Befestigungselementes an zumindest einer dem ersten oder zweiten Aggregat zugeordneten Befestigungsaufnahme unverlierbar gehalten ist.The object is achieved by a device with the features of claim 1, in particular with the characterizing features, according to which the device is held captive by means of at least one fastening element on at least one of the first or second unit associated fastening receptacle.
Im Gegensatz zur vorbeschriebenen Halterung über einen Magneten einerseits, welcher sich nur an ebenen Flächen ansetzen lässt und eine sichere Halterung nicht gewährleistet und den mittels einer Kette an der Welle befestigten Gestängen zur Halterung der Messeinrichtung andererseits, macht sich die Erfindung in vorteilhafter Weise Befestigungsaufnahmen zunutze, um die Vorrichtung am Aggregat sicher zu befestigen.In contrast to the above-described holder via a magnet on the one hand, which can be attached only on flat surfaces and not guaranteed a secure support and attached to the shaft by means of a chain linkage for holding the measuring device on the other hand, the invention makes use of advantageous mounting receptacles, to securely fasten the device to the unit.
Die Vorrichtung selbst ist insoweit aggregatspezifisch, als sie an entsprechende Normen für Befestigungsaufnahmen oder Quasi-Normen angepasst ist. Es ist insoweit also vorgesehen, für die gängigen Befestigungsaufnahmen separate Vorrichtungen vorzuhalten. So sind beispielsweise bei Motorschwungrädern bestimmte Bohrungen für Schraubbolzen nach verschiedenen SAE-Normen angeordnet, so dass jeder SAE-Norm entsprechend eine Vorrichtung vorgesehen ist.The device itself is insofar aggregate-specific, as it is adapted to corresponding standards for mounting shots or quasi-standards. It is so far provided, vorzuhalten separate devices for the usual mounting receptacles. For example, in motor flywheels, certain screw bolt holes are arranged according to various SAE standards, so that a device is provided according to each SAE standard.
Es ist auch denkbar, eine Vorrichtung zu schaffen, die an Bohrungen verschiedener SAE-Normen angepasst ist und insoweit mehrere Einsatzbereiche abdeckt.It is also conceivable to provide a device which is adapted to bores of various SAE standards and so covers several applications.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform darüber hinaus dadurch aus, dass das Messgerät in einer Ausrichtung zum Aggregat gehalten ist, die eine über eine volle Umfangsbewegung laufende Messung gestattet.The device according to the invention is also distinguished in a particularly preferred embodiment by the fact that the measuring device is held in an alignment with the aggregate, which permits a measurement running over a full circumferential movement.
Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass eine Kollision mit anderen Maschinenteilen, wie beispielsweise mit einem Bremssattel einer Windkraftanlage ausgeschlossen ist. Darüber hinaus ist eine ausgesprochen präzise, kontinuierliche Messung denkbar, die gegenüber der bisherigen Messung in drei definierten Stellungen Vorteile hinsichtlich der Genauigkeit hat.The main advantage of this embodiment is that a collision with other machine parts, such as with a caliper of a wind turbine is excluded. In addition, a very precise, continuous measurement is conceivable, which has advantages over the previous measurement in three defined positions advantages in terms of accuracy.
Vorgesehen ist darüber hinaus, dass die Befestigungsaufnahme, an welcher die Vorrichtung angeordnet ist, der Kopplung der Aggregate untereinander dient.It is also provided that the fastening receptacle on which the device is arranged, the coupling of the units with each other is used.
Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass an den Aggregaten keine gesonderten Befestigungsaufnahmen vorzusehen sind.The particular advantage of this embodiment is that no separate fastening receptacles are to be provided on the units.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Befestigungsaufnahme eine Bohrung eines Aggregatschwungrades ist, mittels derer das Aggregat mit der Wellenkupplung koppelbar ist.For example, it is provided that the fastening receptacle is a bore of a unit flywheel, by means of which the unit can be coupled to the shaft coupling.
Sofern die Wellenkupplung bei montierten Aggregaten zugänglich ist, ist es sinnvoll, wenn die Vorrichtung antriebsseitig oder abtriebsseitig an der Wellenkupplung angeordnet ist.If the shaft coupling is accessible when assembled units, it makes sense if the device is arranged on the drive side or output side of the shaft coupling.
Der wesentliche Vorteil ist darin zu sehen, dass die Wellenkupplung zur Messung nicht demontiert werden muss. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei der Messung auf Windkraftanlagen und bei sonstigen Antriebssträngen, wie beispielsweise Schiffsantrieben, bevorzugt.The main advantage is the fact that the shaft coupling for measurement does not have to be dismantled. This embodiment is particularly preferred when measuring on wind turbines and other drive trains, such as marine propulsion.
Besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung für die Messung auf Windkraftanlagen, die sich dadurch kennzeichnet, dass die Befestigungsaufnahme vom Schraubbolzen eines die Wellenkupplung mit dem Aggregat verbindenden Schraubbolzens gebildet ist.Particularly preferred is a device for measuring on wind turbines, which is characterized in that the fastening receptacle is formed by the bolt of a shaft connecting the coupling with the unit bolt.
Die auf Windkraftanlagen eingesetzten Wellenkupplungen haben in aller Regel eine ausreichende Länge, um den Minimalabstand von Messgerät und Messeinrichtung für eine Messung zu gewährleisten. Darüber hinaus befinden sich in aller Regel keine Aggregateile im Bereich der Wellenkupplung, so dass eine Kollision zwischen Messgerät und Aggregatteil sicher ausgeschlossen ist. Darüber hinaus bieten die Schraubbolzen, mit welchen die Wellenkupplung an den Aggregaten befestigt ist, aufgrund ihrer Größe und Umfangsanordnung gute Voraussetzungen, um die Vorrichtung sicher zu halten.The shaft couplings used on wind turbines usually have a sufficient length to the minimum distance of the measuring device and measuring device for a measurement guarantee. In addition, there are usually no aggregate parts in the shaft coupling, so that a collision between the meter and the unit part is safely excluded. In addition, the bolts, with which the shaft coupling is attached to the units, due to their size and circumferential arrangement good conditions to keep the device safely.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher ein Hülsenbauteil auf den Schraubbolzen aufgesetzt ist, welches eine Aufnahme für das Befestigungselement der Vorrichtung aufweist.Particularly preferred is an embodiment in which a sleeve component is placed on the bolt, which has a receptacle for the fastening element of the device.
Das Hülsenbauteil lässt sich leicht auf den Schraubbolzen aufsetzen und gewährleistet, dass in Umfangsrichtung eine stabile Anordnung von Vorrichtung und Kupplung gewährleistet ist. In aller Regel wird das Hülsenbauteil mittels radial angeordneter Sicherungsschrauben auf dem Schraubbolzen befestigt werden.The sleeve component can be easily mounted on the bolt and ensures that a stable arrangement of device and coupling is ensured in the circumferential direction. As a rule, the sleeve component is fastened by means of radially arranged locking screws on the bolt.
Die prinzipiell vorteilhafte, weil einfache Halterung mittels Magneten, lässt sich in Verbindung mit dem Hülsenbauteil besonders gut bewerkstelligen, da das Hülsenbauteil die im Stand der Technik nicht gewährleistete sichere Halterung in Umfangsrichtung gewährleistet.The principle advantageous, because simple mounting by means of magnets, can be done particularly well in conjunction with the sleeve component, since the sleeve component ensures the not guaranteed in the prior art secure mounting in the circumferential direction.
Um Messgerät und Messeinrichtung möglichst einfach zueinander ausrichten zu können, ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mit wenigstens einem Langloch versehen ist, welches vom Befestigungselement zur aggregatseitigen Anordnung durchgriffen ist und eine Ausrichtung des Messgerätes zur korrespondierenden Messeinrichtung in Umfangsrichtung ermöglicht.In order to align measuring device and measuring device as simple as possible to each other, it is provided that the device is provided with at least one slot, which is penetrated by the fastening element for aggregate-side arrangement and allows alignment of the measuring device to the corresponding measuring device in the circumferential direction.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.Further advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments.
Es zeigen:Show it:
In den Figuren ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt mit der Bezugsziffer
In
Die Wellenkupplung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
An
Die Vorrichtung
Auf dem in
Die Messgerätaufnahme
In
Die am unteren Rand der Halteplatte
Die Messgerätaufnahme
Die Montage der Vorrichtung
Zunächst werden die Hülsenbauteil
First, the
Sodann wird die Halteplatte
Die Messgeräte werden auf die Messgerätaufnahme aufgesteckt und zueinander feinjustiert. Die Messung kann nunmehr ohne Gefahr für das Messgerät, beispielsweise durch Kollision mit dem Bremssattel
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in
Der gummielastische Kupplungskörper
Die Vorrichtung
Die Bohrungen
Wie aus
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Vorrichtungcontraption
- 1111
- Bremsscheibebrake disc
- 1212
- Bremssattelcaliper
- 1313
- Generatorflanschgenerator flange
- 1414
- Wellenkupplungshaft coupling
- 1515
- Wellewave
- 1616
- Lenkerhandlebars
- 1717
- Schraubbolzen/BefestigungsaufnahmeBolt / fastener receiving
- 1818
- HalteplatteRetaining plate
- 1919
- Messgeräteaufnahmeinstruments recording
- 2020
- Haltebolzen/BefestigungselementRetaining bolt / fastener
- 2121
- Langlöcherslots
- 2222
- Muttermother
- 2323
- Hülsenbauteilsleeve member
- 2424
- Schraubenscrew
- 2525
- Schraubenscrew
- 2626
-
Querschenkel von
19 Transverse leg of19 - 2727
- Bohrungendrilling
- 2828
- Bohrungendrilling
- 2929
- Längsschenkellongitudinal leg
- 3030
- Radialbohrungradial bore
- 3131
-
Kopf von
20 Head of20 - 3232
- Magnetmagnet
- 4040
- Wellenkupplungshaft coupling
- 4141
- glockenartiges Gehäusebell-shaped housing
- 4242
- Motorschwungradflywheel
- 4343
- Wellennabeshaft hub
- 4444
- Kupplungskörperclutch body
- 4545
- Metallflanschmetal flange
- 4646
- Schraubbolzenbolts
- 4747
- HalteplatteRetaining plate
- 4848
- Messgeräteaufnahmeinstruments recording
- 4949
-
Bohrung von
47 Bore of47 - 5050
- Gewindebohrungthreaded hole
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2544955 A [0013] DE 2544955 A [0013]
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DE2544955A1 (en) | 1974-10-10 | 1976-04-22 | Bently Nevada Corp | METHOD AND DEVICE FOR MUTUAL ALIGNMENT OF MACHINE SHAFTS |
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- 2011-04-21 DE DE102011018477A patent/DE102011018477A1/en not_active Ceased
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R012 | Request for examination validly filed | ||
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