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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für eine Windenergieanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Demnach weist das Getriebe ein Gehäuseteil und eine am Gehäuseteil angeordnete Vorrichtung zur Temperierung eines Schmiermediums, insbesondere Öl, zur Schmierung von Getriebeteilen auf. Ferner betrifft die Erfindung eine Windenergieanlage mit einem solchen Getriebe.
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Aus der
US 2009/0191060 A1 ist ein Getriebe für eine Windenergieanlage bekannt, das zur Schmierung von Getriebeteilen an einen Schmiermittelkreislauf angeschlossen ist. Bestandteil des Schmiermittelkreislaufes ist eine Saugleitung, welche das Getriebe mit einer Pumpe verbindet. Um die Funktion der Pumpe auch bei besonders niedrigen Temperaturen zu gewährleisten, wird in dieser Druckschrift ein Schmiermittel-Heizsystem zur Temperierung des Schmiermittels vorgeschlagen. Auf diese Weise soll ein temperaturbedingter Anstieg der Viskosität des Öls verhindert und die Funktionssicherheit der Pumpe gesteigert werden. Das Schmiermittel-Heizsystem umfasst einen Heizwickel, welcher von außen um ein Gehäuseteil des Getriebes und/oder der Saugleitung und/oder der Pumpe legbar ist. Bevorzugt wird der Heizwickel um zumindest einen Teil der Saugleitung gelegt, da sich hierin nur eine relativ geringe Menge Öl befindet, welche somit schnell und effektiv erwärmbar ist. Denn die Erwärmung des Öls erfolgt unmittelbar vor dem Eintritt in die Pumpe.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für eine Windkraftanlage mit einer Vorrichtung zur Temperierung eines Schmiermediums anzugeben, welche eine schnelle und effektive Temperierung des im Getriebe befindlichen Schmiermediums ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zu Lösung der Aufgabe wird ferner eine Windenergieanlage mit einem solchen Getriebe gemäß Anspruch 10 vorgeschlagen.
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Das vorgeschlagene Getriebe für eine Windenergieanlage umfasst ein Gehäuseteil und eine am Gehäuseteil angeordnete, eine Heizeinrichtung umfassende Vorrichtung zur Temperierung eines Schmiermediums, insbesondere Öl, zur Schmierung von Getriebeteilen. Erfindungsgemäß ist die Heizeinrichtung als Flächengebilde ausgelegt und zur thermischen Isolierung gegenüber dem Gehäuseteil oder der Umgebung mit einem Isolierelement verbunden. Die Ausbildung der Heizeinrichtung als Flächengebilde gewährleistet eine gleichmäßige Wärmeverteilung, so dass auch größere Mengen eines sich im Gehäuseteil befindlichen Schmieröls in kurzer Zeit bei zugleich geringer spezifischer Heizleistung erwärmbar sind. Ferner wird durch die Ausbildung der Heizeinrichtung als Flächengebilde einer lokalen Überhitzung und damit einer Verkokung bzw. vorzeitigen Alterung des Öls entgegen gewirkt. Ein Problem, das häufig bei Einsatz einzelner Heizstäbe auftritt und zu einer unerwünschten Verschlechterung der Qualität des Schmiermittels führt. Als Flächengebilde wird vorliegend eine flächig, beispielsweise als Matte, Geflecht oder Gitter, ausgelegte Heizeinrichtung verstanden, welche aus mehreren oder einem einzigen, vorzugsweise schlangenförmig angeordneten Heizdraht, Heizleiter oder Heizrohr gebildet sein kann. Die Anordnung der als Flächengebilde ausgelegten Heizeinrichtung kann dabei innerhalb oder außerhalb des Gehäuseteils erfolgen.
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In Abhängigkeit von der Anordnung der Heizeinrichtung innerhalb oder außerhalb des Gehäuseteils dient das ferner vorgesehene und erfindungsgemäß mit der Heizeinrichtung verbundene Isolierelement der thermischen Trennung der Heizeinrichtung gegenüber dem Gehäuseteil oder der Umgebung, insbesondere der Außenluft. Das Isolierelement wirkt demzufolge einem Wärmeabfluss über das Gehäuseteil oder die das Gehäuseteil umgebende Luft entgegen, so dass die Heizleistung gezielt zur Erwärmung des Schmiermittels einsetzbar ist. Dadurch wird die Effektivität der Vorrichtung zur Temperierung des Schmiermittels weiter erhöht. Das Isolierelement verhindert zudem ein schnelles Auskühlen des Schmiermittels, selbst wenn die Heizeinrichtung nicht in Betrieb ist. Das Getriebe wird auf diese Weise über längere Zeit betriebsfähig gehalten und kann nach einer Phase des Stillstands schneller wieder in Betrieb genommen werden. Die kurze Aufheizzeit führt zu verlängerten Produktionszeiten der Windenergieanlage, so dass die Effektivität der Windenergieanlage gesteigert wird.
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Bevorzugt ist auch das Isolierelement eine Platte oder Matte aus einem thermisch isolierenden Material. Das Isolierelement ist demnach ebenfalls bevorzugt als Flächengebilde ausgeführt und weiterhin bevorzugt hinsichtlich der Abmessungen zumindest geringfügig größer als das Flächengebilde der Heizeinrichtung gewählt, um die Heizeinrichtung vollflächig abdecken zu können. Vorteilhafterweise ist die Heizeinrichtung auf dem Isolierelement angeordnet oder in das Isolierelement integriert. Im letztgenannten Fall erfolgt die Integration der Heizeinrichtung in das Isolierelement möglichst nahe einer Oberfläche des Isolierelementes, um über diese Oberfläche eine gute Wärmeabgabe an das Schmiermittel zu gewährleisten.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Isolierelement und/oder die Heizeinrichtung an einer Außenwandfläche oder einer Innenwandfläche des Gehäuseteils unmittelbar anliegt bzw. anliegen. Bei der Anordnung innerhalb des Gehäuseteils ist das Isolierelement bevorzugt zwischen der Heizeinrichtung und dem Gehäuseteil angeordnet, so dass ein Wärmeabfluss über das Gehäuseteil verhindert wird. Bei der Anordnung außerhalb des Gehäuseteils ist das Isolierelement bevorzugt außenliegend angeordnet, während weiterhin bevorzugt die Heizeinrichtung unmittelbar am Gehäuseteil anliegt. Durch diese Maßnahmen wird demnach die Effektivität der Vorrichtung zur Temperierung des Schmiermediums erhöht.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bzw. sind das Isolierelement und/oder die Heizeinrichtung der Form des Gehäuseteils angepasst. Beispielsweise können das Isolierelement und/oder die Heizeinrichtung schalen- oder wannenartig korrespondierend zu einer entsprechenden Ausgestaltung des Gehäuseteils ausgebildet sein. Gemäß einer alternativen weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bzw. sind das Isolierelement und/oder die Heizeinrichtung an die Form des Gehäuseteils anpassbar. D. h., dass das Isolierelement und/oder die Heizeinrichtung elastisch und/oder plastisch verformbar sein muss bzw. müssen. Die Vorrichtung zur Temperierung des Schmiermediums kann auf diese Weise vielfach eingesetzt bzw. den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
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Bevorzugt ist die Heizeinrichtung an eine Spannungsquelle angeschlossen. Dies ermöglicht den Einsatz von stromführenden Heizdrähten oder Heizleitern, welche besonders effektiv und zudem kleinvolumig sind. Heizdrähte oder Heizleiter lassen sich zudem zu flexiblen, d. h. verformbaren Matten, Geflechten oder Gittern zusammenlegen. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Heizeinrichtung regelbar ist. Die Heizeinrichtung ist demnach bevorzugt an eine Regelungseinrichtung angeschlossen, welche zumindest einen Temperatursensor zur Erfassung der Umgebungstemperatur umfasst. Wird eine vorgegebene Grenztemperatur unterschritten, wird die Vorrichtung zur Temperierung des Schmiermediums aktiviert, um eine Erhöhung der Viskosität des Schmiermediums zu verhindern. Ferner kann die Vorrichtung auch selbstregelnd ausgeführt sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Anschluss an eine Spannungsquelle über eine Haltevorrichtung, mittels welcher das Isolierelement und/oder die Heizeinrichtung am Gehäuseteil befestigt ist bzw. sind. Dadurch kann zum Einen der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht werden, zum Anderen wird der Ausbildung von Wärmebrücken entgegen gewirkt. Denn zur Befestigung des Isolierelementes an dem Gehäuseteil werden die Befestigungselemente der Haltevorrichtung durch das Isolierelement geführt, so dass es dort zur Ausbildung von Wärmebrücken kommt, sofern keine thermische Trennung vorgesehen ist. Eine solche ist jedoch aufwendig in der Ausführung.
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Als weitere weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Haltevorrichtung zugleich als Hebevorrichtung ausgelegt ist und zur Ausbildung eines Luftspalts zwischen dem Isolierelement und der Heizeinrichtung einerseits und dem Gehäuseteil andererseits ein Anheben derselben ermöglicht. Bei Bedarf kann demnach die Vorrichtung zur Temperierung des Schmiermediums vom Gehäuseteil entfernt bzw. abgerückt werden, so dass ein vorzugsweise mit der Außenluft in Verbindung stehender Luftspalt zur Kühlung des Schmiermediums geschaffen wird. Auf diese Weise kann durch die vorgeschlagene Vorrichtung nicht nur eine Erwärmung sondern auch eine Kühlung des Schmiermediums bewirkt werden. Die Kühlleistung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass die im Betrieb des Getriebe anfallende Wärme abgeführt werden kann.
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Die als Hebevorrichtung ausgelegte Haltevorrichtung kann manuell, elektromotorisch oder hydraulisch betätigbar sein. Eine elektromotorische oder hydraulische Betätigung weist den Vorteil auf, dass die Hebevorrichtung automatisch betätigbar ist. Vorzugsweise fällt die mit dem Isolierelement verbundene Heizeinrichtung dicht zum Getriebe, sobald die Windenergieanlage zum Stillstand kommt. Dadurch wird die Wärme im Getriebe gehalten und das Getriebe bleibt länger betriebsfähig. Ferner kann die Anzahl der Kaltstarts vermindert werden. Dies wiederum hat zur Folge, dass auch eine Erwärmung des Schmiermediums in deutlich weniger Fällen notwendig sein wird. Dadurch können die Betriebszeiten der Windenergieanlage verlängert und Stromkosten zum Betrieb der Vorrichtung zur Erwärmung des Schmiermediums verringert werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in dem Gehäuseteil, an welchem die Vorrichtung zur Temperierung des Schmiermediums angeordnet ist, ein Ölsumpf ausgebildet ist und die Heizeinrichtung der Temperierung des Öls des Ölsumpfes dient. Bei entsprechender Verwendung der Heizeinrichtung kommen die vorstehend genannten Vorteile besonders gut zum Tragen.
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Ferner wird eine Windenergieanlage mit einem erfindungsgemäßen Getriebe vorgeschlagen, wobei das Getriebe zur Versorgung mit Schmiermittel, insbesondere Öl, an einen Schmiermittelkreislauf angeschlossen ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt durch ein Gehäuseteil eines Getriebes einer Windenergieanlage mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 einen schematischen Querschnitt durch ein Gehäuseteil eines Getriebes einer Windenergieanlage mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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3 einen schematischen Querschnitt durch ein Gehäuseteil eines Getriebes einer Windenergieanlage mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Dem schematischen Querschnitt der 1 ist ein Gehäuseteil 1 eines Getriebes einer Windenergieanlage mit einer Vorrichtung zur Temperierung eines Schmiermittels zu entnehmen. Als Schmiermittel dient vorliegend Öl, das einem Ölsumpf 9 des Getriebes entnehmbar ist. Der Ölsumpf 9 ist hierzu an einen in der 1 nicht dargestellten Schmiermittelkreislauf angeschlossen.
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Der Ölsumpf 9 wird innerhalb des Gehäuseteils 1 ausgebildet. Zur Temperierung des hierin befindlichen Öls ist an einer Innenwandfläche 6 des Gehäuseteils 1 eine Vorrichtung angeordnet, welche ein Isolierelement 4 und eine Heizeinrichtung 2 umfasst. Die Heizeinrichtung 2 ist auf dem Isolierelement 4 angeordnet und über das Isolierelement 4 an dem Gehäuseteil 1 befestigt. Durch das Isolierelement 4 ist demnach die Heizeinrichtung 2 von dem Gehäuseteil 1 thermisch getrennt. Dadurch wird ein Wärmeabfluss über das Gehäuseteil 1 verhindert und eine gezielte Wärmeabgabe an das im Ölsumpf 9 befindliche Öl gefördert.
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Das Isolierelement 4 und die Heizeinrichtung 2 sind der Form des Gehäuseteils 1 angepasst, so dass eine Isolierschale mit hierauf angeordneter Heizeinrichtung ausgebildet wird. Die Heizeinrichtung ist vorliegend als Gitter ausgeführt, welches aus mehreren zueinander beabstandeten und sich kreuzenden Heizleitern gebildet wird (nicht dargestellt). Um das Volumen des Ölsumpfes 9 möglichst geringfügig zu verkleinern, ist das Isolierelement 4 teilweise in die Innenwandfläche 6 des Gehäuseteils 1 eingelassen.
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Das in der 2 dargestellte, weitere Ausführungsbeispiel weist eine an einer Außenwandfläche 5 des Gehäuseteils 1 des Getriebes angeordnete Vorrichtung zur Temperierung des Schmiermediums auf. Hier kommt die Heizeinrichtung 2 unmittelbar an der Außenwandfläche 5 zu liegen und wird von dem Isolierelement 4, das die Heizeinrichtung 2 vollständig abdeckt, gegenüber der Umgebung 3 thermisch isoliert. Somit verhindert das Isolierelement 4 einen unerwünschten Wärmeabfluss über die das Gehäuseteil 1 umgebende Luft. Die Wärmeabgabe an das Schmiermedium erfolgt mittelbar über das Gehäuseteil 1.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist der 3 zu entnehmen. Schematisch ist eine Haltevorrichtung 7 dargestellt, mittels welcher das Isolierelement 4 und die Heizeinrichtung 2 an der Außenwandfläche 5 des Gehäuseteils 1 in der Weise gehalten sind, dass ein mit der Außenluft in Verbindung stehender Luftspalt 8 ausgebildet wird. Über den Luftspalt 8 ist somit eine Kühlung des Schmiermittels bei Betrieb der Windenergieanlage bewirkbar. Die Haltevorrichtung 7 ist zugleich als Hebevorrichtung ausgelegt, welche bewirkt, dass bei Stillstand der Anlage das Isolierelement 4 und die Heizeinrichtung 2 an die Außenwand 5 des Gehäuseteils 1 gehoben werden. In dieser Stellung kann die Heizeinrichtung 2 der Vorrichtung zur Temperierung des Schmiermediums zum Erwärmen des Schmiermediums eingesetzt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern umfasst auch Abwandlungen. Insbesondere kann die Formgebung des Isolierelementes 4 und/oder der Heizeinrichtung 2 von der dargestellten Formgebung abweichen. Ferner können das Isolierelement 4 und/oder die Heizeinrichtung 2 ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Darüber hinaus sind weitere Abwandlungen möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuseteil
- 2
- Heizeinrichtung
- 3
- Umgebung
- 4
- Isolierelement
- 5
- Außenwandfläche
- 6
- Innenwandfläche
- 7
- Haltevorrichtung, Hebevorrichtung
- 8
- Luftspalt
- 9
- Ölsumpf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/0191060 A1 [0002]
