DE102012111407A1

DE102012111407A1 - Hydrostatic transmission for wind turbine for generating electricity, has coupling device that is designed such that pump or motor is automatically separated by rotor shaft or by generator, upon failure of pump or motor

Info

Publication number: DE102012111407A1
Application number: DE201210111407
Authority: DE
Inventors: Lukas Krittian; Alfred Langen; Martin Bergmann
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-05-28

Abstract

The hydrostatic transmission (1) has a hydrostatic pump (P1), which is provided in communication with a rotor shaft (2) of a wind turbine (W) for the drive, where a hydrostatic motor (M1) is provided at a motor side. A coupling device (K) is associated to the pump or the motor, and controls the drive connection of the pump with the rotor shaft and the drive connection of the motor to a generator (8). The coupling device is designed such that the pump is automatically separated by the rotor shaft or the motor is automatically separated by the generator, upon failure of the pump or the motor.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe für eine Windkraftanlage, wobei das hydrostatische Getriebe mindestens eine hydrostatische Pumpe aufweist, die zum Antrieb mit einer Rotorwelle der Windkraftanlage in Verbindung steht, und motorseitig mindestens einen hydrostatischen Motor aufweist, der von der hydrostatischen Pumpe mit Druckmittel angetrieben ist und der mit mindestens einem elektrischen Generator in trieblicher Verbindung steht.The invention relates to a hydrostatic transmission for a wind power plant, wherein the hydrostatic transmission has at least one hydrostatic pump which is connected to the drive with a rotor shaft of the wind turbine, and the engine side has at least one hydrostatic motor which is driven by the hydrostatic pump with pressure medium and which is in driving connection with at least one electric generator.

Bekannte Windkraftanlagen zur Stromerzeugung, die sowohl im Off-Shore-Bereich auf Meeren wie auch an Land installiert sein können, wandeln die am Rotor der Windkraftanlage durch Windenergie erzeugte Drehzahl über mechanische Getriebe in eine Drehzahl für einen elektrischen Generator um, der elektrische Energie in ein Stromnetz eingespeist. Bei bekannten Windkraftanlagen weist der elektrische Generator einen hohen Wirkungsgrad auf, um geringe Verluste zu verursachen und einen hohen Gesamtwirkungsgrad der Windkraftanlage zu erzielen. Die eingesetzten mechanischen Getriebe zwischen dem Rotor und dem elektrischen Generator sind mit konstanter Getriebeübersetzung ausgeführt.Known wind turbines for power generation, which can be installed in offshore on seas as well as on land, convert the rotor of the wind turbine generated by wind energy speed via mechanical transmission in a speed for an electric generator, the electrical energy in a Power supply fed. In known wind turbines, the electric generator has a high efficiency in order to cause low losses and to achieve a high overall efficiency of the wind turbine. The mechanical gears used between the rotor and the electric generator are designed with a constant gear ratio.

Die bislang in Windkraftanlagen eingesetzten mechanischen Getriebe sind hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Bei böigem Wind und stark schwankenden Windgeschwindigkeiten wird bedingt durch die Trägheit des elektrischen Generators das mechanische Getriebe wie eine Drehfeder aufgezogen, bis der elektrische Generator auf die durch das mechanische Getriebe vorgegebene Drehzahl des mit den Rotorblättern versehenen Rotors der Windkraftanlage beschleunigt ist.The mechanical gearboxes previously used in wind turbines are exposed to high loads. In gusty wind and strongly fluctuating wind speeds due to the inertia of the electric generator, the mechanical transmission is mounted as a torsion spring until the electric generator is accelerated to the predetermined by the mechanical transmission speed of the rotor blades rotor of the wind turbine.

Um derartige Lastfälle zu kompensieren, ist das mechanische Getriebe entsprechend in der Festigkeit und Steifigkeit auszuführen und zu dimensionieren, wodurch jedoch bekannte mechanische Getriebe entsprechende große und dementsprechende schwere Getriebeteile umfasst. Hierdurch weisen bekannte mechanische Getriebe von Windkraftanlagen hohe Herstellkosten auf.In order to compensate for such load cases, the mechanical transmission is to be designed and dimensioned accordingly in terms of strength and rigidity, whereby, however, known mechanical transmission includes corresponding large and corresponding heavy gear parts. As a result, known mechanical gearboxes of wind turbines have high production costs.

Die dadurch bedingte große Masse bekannter mechanischer Getriebe führt weiterhin dazu, dass der den Rotor tragende Turm der Windkraftanlage entsprechend stabil und mit hohem Materialeinsatz und Materialaufwand ausgeführt werden muss, um die auftretenden Lasten in der tragenden Struktur der Windkraftanlage aufnehmen zu können.The consequent large mass of known mechanical transmission further leads to the fact that the tower of the wind turbine bearing the rotor must be carried out according to stable and with high material usage and cost of materials to absorb the loads occurring in the supporting structure of the wind turbine can.

Kommt es bei Windkraftanlagen mit mechanischen Getrieben zu einem Ausfall des den elektrischen Generators antreibenden mechanischen Getriebes, ist ein Kran erforderlich, um das mechanische Getriebe auszutauschen. Bei Off-Sohre-Windkraftanlagen, die auf dem Meer installiert sind, kommt erschwerend hinzu, dass bei entsprechendem Wellengang, der je nach Wetterlage über einen längeren Zeitraum vorherrschen kann, in der Regel die Dauer der Wintermonate, ein Kran nicht eingesetzt werden kann, so dass die Windkraftanlage einen längeren Zeitraum von mehreren Monaten ausfällt.In the case of wind turbines with mechanical gearboxes, if the mechanical gearbox driving the electric generator fails, a crane is required to replace the mechanical gearbox. For off-toe wind turbines, which are installed on the sea, complicating the fact that with appropriate swell, which may prevail over a longer period depending on the weather, usually the duration of the winter months, a crane can not be used, so that the wind turbine fails for a longer period of several months.

Um dies zu vermeiden, ist es bei Windkraftanlagen mit mechanischen Getrieben bereits bekannt, eine Schädigung des mechanischen Getriebes frühzeitig zu diagnostizieren und das mechanische Getriebe nur noch im Teillastbereich zu betreiben, um einen Totalausfall des mechanischen Getriebes zu vermeiden. Ein derartiger Teillastbetrieb führt jedoch zu einem deutlich verringerten Windertrag der Windkraftanlage.To avoid this, it is already known in wind turbines with mechanical transmissions to early diagnose damage to the mechanical transmission and to operate the mechanical transmission only in the partial load range in order to avoid a total failure of the mechanical transmission. However, such a partial load operation leads to a significantly reduced wind yield of the wind turbine.

Sofern bei Windkraftanlagen ein mechanisches Getriebe mit einer festen Getriebeübersetzung ausgeführt ist, ist zusätzlich ein elektrischer Umrichter erforderlich, der die resultierende und mit dem Wind wechselnde Drehzahl des von dem mechanischen Getriebe angetriebenen elektrischen Generators ausgleicht, um die elektrische Generatorleistung phasengleich in das Stromnetz einspeisen zu können. Ein derartiger Umrichter erhöht jedoch den Bauaufwand der Windkraftanlage.If a mechanical transmission is designed with a fixed gear ratio in wind turbines, an additional electrical converter is required, which compensates the resulting and changing with the wind speed of the driven by the mechanical transmission electric generator in order to feed the electrical generator power in phase into the mains , However, such a converter increases the construction cost of the wind turbine.

Aus der WO2012/073280 A1 und der DE 10 2009 033 272 B4 sind bereits Windkraftanlagen mit einem hydrostatischen Getriebe bekannt, die eine von der Rotorwelle angetriebene hydrostatische Pumpe und einen oder mehrere hydrostatische Motoren zum Antrieb des Generators aufweisen. Bei diesen bekannten Windkraftanlagen umfasst das hydrostatische Getriebe eine einzelne Pumpe, die direkt und ohne Zwischenschaltung eines Getriebes von der Rotorwelle angetrieben ist. Die hydrostatischen Motoren sind mittels einer elastischen Kupplung mit der Antriebswelle des Generators verbunden. Aufgrund des Direktantriebs der Pumpe durch die Rotorwelle und der untrennbaren Verbindung der Motoren mit der Antriebswelle sind die Pumpe und die Motoren hinsichtlich der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit entsprechend aufwändig auszuführen. Sollte die Pumpe oder ein Motor ausfallen, ist zudem ein ununterbrochener Weiterbetrieb der Windkraftanlage ohne Einsatz eines Servicetechnikers nicht möglich und insbesondere bei der Pumpe ist durch die direkte Anordnung der Pumpe auf der Rotorwelle ein aufwändiger Austausch der Pumpe erforderlich.From the WO2012 / 073280 A1 and the DE 10 2009 033 272 B4 Wind turbines are already known with a hydrostatic transmission having a hydrostatic pump driven by the rotor shaft and one or more hydrostatic motors for driving the generator. In these known wind turbines, the hydrostatic transmission comprises a single pump, which is driven directly and without the interposition of a transmission of the rotor shaft. The hydrostatic motors are connected by means of an elastic coupling with the drive shaft of the generator. Due to the direct drive of the pump through the rotor shaft and the inseparable connection of the motors to the drive shaft, the pump and the motors are correspondingly expensive to perform in terms of life and reliability. In addition, should the pump or a motor fail, uninterrupted continued operation of the wind turbine without the use of a service technician is not possible, and especially in the case of the pump, the pump's direct arrangement on the rotor shaft requires a complex replacement of the pump.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Getriebe einer Windkraftanlage zur Verfügung zu stellen, das im Schadensfall einer Pumpe oder eines Motors einen ununterbrochenen Weiterbetrieb der Windkraftanlage ermöglicht.The present invention has for its object to provide a hydrostatic transmission of a wind turbine is available, which allows in the event of damage to a pump or motor uninterrupted continued operation of the wind turbine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Pumpe und/oder dem Motor jeweils eine Kupplungseinrichtung zugeordnet ist, mittels der die triebliche Verbindung der Pumpe mit der Rotorwelle und/oder die triebliche Verbindung des Motors mit dem Generator steuerbar ist, wobei die Kupplungseinrichtung derart ausgeführt ist, dass bei Ausfall der Pumpe und/oder des Motors die Pumpe automatisch von der Rotorwelle und/oder der Motor automatisch von dem Generator trennbar ist. Mit derartigen erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtungen, die die jeweilige Pumpe mit der Rotorwelle verbinden bzw. im Schadensfall der Pumpe die Pumpe automatisch von der Rotorwelle trennen bzw. den jeweiligen Motor mit dem Generator verbinden bzw. im Schadensfall des Motors den Motor automatisch vom Generator trennen, kann ein defektes hydrostatisches Triebwerk, beispielsweise ein blockierendes Triebwerk, auf einfache Weise von dem Antriebsstrang automatisch getrennt werden. Sofern hinsichtlich der Pumpen und/oder der Motoren eine ausreichende Redundanz an Triebwerken im Antriebsstrang vorhanden ist, kann somit ein ununterbrochener Weiterbetrieb der Windkraftanlage erzielt werden, der keinen sofortigen Einsatz eines Servicetechnikers erfordert. Hierdurch ergeben sich insbesondere bei Windkraftanlagen im Off-Shore-Bereich Vorteile, da ein einzelner Ausfall einer Pumpe bzw. eines Motors keinen Ausfall der Windkraftanlage nach sich zieht. This object is achieved in that the pump and / or the motor is assigned in each case a coupling device by means of which the drive connection of the pump with the rotor shaft and / or the driving connection of the motor with the generator is controllable, wherein the coupling device carried out in such a way is that in case of failure of the pump and / or the motor, the pump is automatically separated from the rotor shaft and / or the motor automatically from the generator. Such a coupling device according to the invention, which connect the respective pump to the rotor shaft or automatically disconnect the pump from the rotor shaft or connect the respective motor to the generator or automatically disconnect the motor from the generator in the event of damage to the motor can defective hydrostatic engine, such as a blocking engine, are easily separated from the drive train in a simple manner. Insofar as there is sufficient redundancy of engines in the drive train with regard to the pumps and / or the motors, uninterrupted continued operation of the wind power plant can be achieved, which does not require the immediate use of a service technician. This results in particular in wind turbines in the off-shore area advantages, since a single failure of a pump or an engine does not cause a failure of the wind turbine.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Kupplungseinrichtung als Freilaufkupplung oder als Rutschkupplung ausgebildet. Mit derartigen Kupplungseinrichtungen kann bei einer blockierende Pumpe auf einfache Weise die triebliche Verbindung mit der Rotorwelle automatisch getrennt werden bzw. bei einem blockierenden Motor auf einfache Weise die triebliche Verbindung mit dem Generator automatisch getrennt werden.According to an expedient embodiment of the invention, the coupling device is designed as a one-way clutch or as a slip clutch. With such a coupling means, the drive connection with the rotor shaft can be automatically separated in a blocking pump in a simple manner or be separated automatically in a blocking motor in a simple way the driving connection with the generator.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Kupplungseinrichtung als schaltbare Kupplung ausgebildet, wobei der Pumpe und/oder dem Motor jeweils eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Funktionsfähigkeit der Pumpe und/oder des Motors zugeordnet ist und die Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit von der Sensoreinrichtung derart gesteuert ist, dass bei einem mittels der Sensoreinrichtung ermittelten Ausfall der Pumpe und/oder des Motors die Pumpe automatisch von der Rotorwelle und/oder der Motor automatisch von dem Generator trennbar ist. Mit einer Sensoreinrichtung kann die Funktionsfähigkeit und die Funktionalität einer Pumpe bzw. eines Motors auf einfache Weise ermittelt und kontrolliert werden und im Schadensfall eine blockierende Pumpe bzw. ein blockierender Motor auf einfache Weise erkannt werden. In Verbindung mit einer in Abhängigkeit von der Sensoreinrichtung gesteuerten schaltbaren Kupplungseinrichtung kann im Schadensfall eine defekte Pumpe auf einfache Weise automatisch von der Rotorwelle bzw. ein defekter Motor automatisch von dem Generator trieblich getrennt werden und somit eine defektes Triebwerk von dem Antriebsstrang getrennt werden. Zudem ermöglicht eine schaltbare Kupplungseinrichtung bei einem hydrostatischen Getriebe mit mehreren Pumpen und/oder mehreren Motoren, wobei die Anzahl der druckmittelfördernden Pumpen und/oder die Anzahl der von dem Druckmittel angetriebenen Motoren beispielsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Windlast variiert wird, dass nicht zur Übertragung der Windleistung benötigte Pumpen bzw. Motoren mittels der Kupplungseinrichtungen von dem Antriebsstrang getrennt werden können, so dass die Leerlaufverluste von abgeschalteten und leistungsfrei mitdrehenden Pumpen bzw. leistungsfrei mitdrehenden Motoren verhindert werden können.According to an advantageous embodiment of the invention, the coupling device is designed as a switchable coupling, wherein the pump and / or the motor is assigned in each case a sensor device for detecting the functionality of the pump and / or the motor and the coupling device is controlled in dependence on the sensor device such in the case of a failure of the pump and / or of the motor determined by means of the sensor device, the pump is automatically automatically separable from the rotor shaft and / or the motor can be separated from the generator. With a sensor device, the functionality and functionality of a pump or a motor can be easily determined and controlled and in case of damage, a blocking pump or a blocking motor can be detected in a simple manner. In connection with a controlled depending on the sensor device switchable coupling device can be automatically separated from the generator in the event of damage, a defective pump automatically automatically from the rotor shaft or a defective motor and thus a defective engine are separated from the drive train. In addition, a switchable coupling device in a hydrostatic transmission with a plurality of pumps and / or multiple motors, wherein the number of pressure-medium-conveying pumps and / or the number of driven by the pressure medium motors, for example, depending on the current wind load is varied, that not for the transmission of the Wind power required pumps or motors can be separated by means of the coupling means of the drive train, so that the no-load losses can be prevented by disconnected and power-free mitdrehenden pumps or power-free mitdrehenden motors.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die schaltbare Kupplungseinrichtung als Lamellenkupplung, insbesondere nasslaufende Lamellenkupplung, oder als Klauenkupplung ausgebildet. Mit derartigen Kupplungseinrichtungen kann bei einer blockierende Pumpe auf einfache Weise die triebliche Verbindung mit der Rotorwelle automatisch getrennt werden bzw. bei einem blockierenden Motor auf einfache Weise die triebliche Verbindung mit dem Generator automatisch getrennt werden.According to an expedient embodiment of the invention, the switchable coupling device is designed as a multi-plate clutch, in particular wet-running multi-plate clutch, or as a dog clutch. With such a coupling means, the drive connection with the rotor shaft can be automatically separated in a blocking pump in a simple manner or be separated automatically in a blocking motor in a simple way the driving connection with the generator.

Bevorzugt kommen pumpenseitig schaltbare Kupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen, oder Rutschkupplungen zum Einsatz.Pump-side shiftable clutches, in particular multi-disc clutches, or friction clutches are preferably used.

Motorseitig kommen bevorzugt schaltbare Kupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen, oder Freilaufkupplungen zum Einsatz. Freilaufkupplungen haben den Vorteil, dass ein Motor, der nicht gewollt durch einen Förderstrom der Pumpe bzw. die Pumpen angetrieben ist, stehen bliebt. Gleiches gilt für einen defekten Motor.On the motor side preferably switchable clutches, in particular multi-plate clutches, or overrunning clutches are used. One-way clutches have the advantage that a motor, which is not intentionally driven by a flow of the pump or pumps, remain standing. The same applies to a defective engine.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sensoreinrichtung als Beschleunigungssensor und/oder als Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehbewegung einer rotierenden Triebwerksbaugruppe der Pumpe und/oder des Motors ausgebildet. Mit derartigen Sensoreinrichtungen kann die Funktionsfähigkeit und die Funktionalität der Pumpen bzw. Motoren auf einfache Weise überwacht und kontrolliert werden und ein Versagen und somit ein Ausfall einer Pumpe oder eines Motors, beispielsweise ein blockierendes Triebwerk, auf einfache Weise ermittelt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the sensor device is designed as an acceleration sensor and / or as a rotational speed sensor for detecting the rotational movement of a rotating engine assembly of the pump and / or the engine. With such sensor devices, the functionality and functionality of the pumps or motors can be monitored and controlled in a simple manner and a failure and thus a failure of a pump or a motor, for example a blocking engine, can be determined in a simple manner.

Die oben genannte Aufgabe wird gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ebenfalls dadurch gelöst, dass die Pumpe und/oder der Motor jeweils eine mit einer Triebwelle drehfest verbundene rotierende Triebwerkbaugruppe aufweist und die Triebwelle mit einer Sollbruchstelle versehen ist, die derart ausgeführt ist, dass bei einem Ausfall der Pumpe und/oder des Motors die triebliche Verbindung der Pumpe mit der Rotorwelle und/oder die triebliche Verbindung des Motors mit dem Generator automatisch trennbar ist. Mit entsprechenden Sollbruchstellen an den Triebwellen der jeweiligen hydrostatischen Triebwerke wird ebenfalls erzielt, dass ein defektes hydrostatisches Triebwerk, beispielsweise ein blockierendes Triebwerk, auf einfache Weise von dem Antriebsstrang automatisch getrennt wird. Sofern hinsichtlich der Pumpen und/oder der Motoren eine ausreichende Redundanz an Triebwerken im Antriebsstrang vorhanden ist, kann somit ein ununterbrochener Weiterbetrieb der Windkraftanlage erzielt werden, der keinen sofortigen Einsatz eines Servicetechnikers erfordert.The above object is also achieved according to an alternative embodiment of the invention in that the pump and / or the motor each one rotatable with a drive shaft having associated rotating engine assembly and the drive shaft is provided with a predetermined breaking point, which is designed such that in case of failure of the pump and / or the motor, the drive connection of the pump with the rotor shaft and / or the drive connection of the motor with the generator automatically separable is. With appropriate break points on the drive shafts of the respective hydrostatic engines is also achieved that a defective hydrostatic engine, such as a blocking engine, is automatically separated from the drive train in a simple manner. Insofar as there is sufficient redundancy of engines in the drive train with regard to the pumps and / or the motors, uninterrupted continued operation of the wind power plant can be achieved, which does not require the immediate use of a service technician.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das hydrostatische Getriebe mehrere Pumpen und mehrere Motoren. Hierdurch kann auf einfache Weise eine entsprechende Redundanz an Pumpen und Motoren erzielt werden, so dass bei einem Ausfall bzw. Defekt einzelner Pumpen bzw. Motoren ein weiterer und kontinuierlicher Betrieb der Windkraftanlage ermöglicht wird und der Ausfall von einzelnen Pumpen bzw. Motoren lediglich eine geringe Verminderung des Windertrags nach sich zieht.According to an advantageous embodiment of the invention, the hydrostatic transmission comprises a plurality of pumps and a plurality of motors. In this way, a corresponding redundancy of pumps and motors can be achieved in a simple manner, so that in case of failure or failure of individual pumps or motors further and continuous operation of the wind turbine is enabled and the failure of individual pumps or motors only a small reduction of the wind yield.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Pumpen jeweils unter Zwischenschaltung eines Getriebes, insbesondere einer Stirnradgetriebestufe, mit der Rotorwelle der Windkraftanlage trieblich verbunden sind. Hierdurch wird auf einfache Weise ermöglicht, dass eine defekte Pumpe mittels einer Kupplungseinrichtung oder einer mit einer Sollbruchstelle versehenen Triebwelle von der Rotorwelle trieblich entkoppelt werden kann und die intakten Pumpen weiterhin über das Getriebe angetrieben werden können. Zudem wird durch einen Antrieb der Pumpen mittels eines Getriebes ermöglicht, die Pumpen räumlich getrennt von der Rotorwelle anzuordnen, so dass ein einfacher Austausch einer defekten Pumpe bei geringem Montageaufwand ermöglicht wird.Particular advantages are obtained when the pumps are each connected with the interposition of a transmission, in particular a spur gear stage, drivingly connected to the rotor shaft of the wind turbine. This makes it possible in a simple manner that a defective pump by means of a coupling device or provided with a predetermined breaking point drive shaft of the rotor shaft can be driven decoupled and the intact pumps can continue to be driven via the transmission. In addition, by a drive of the pump by means of a transmission allows to arrange the pumps spatially separated from the rotor shaft, so that a simple replacement of a defective pump with low installation costs is made possible.

Die als Stirnradgetriebestufe ausgebildete Getriebe zum Antrieb der Pumpen umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein zentrales Stirnrad, das mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist, und jeweils ein Antriebsritzel zum Antrieb der Pumpen. An einem zentralen Stirnrad kann auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand mit entsprechenden Antriebsritzeln der Antrieb einer Mehrzahl von Pumpen erfolgen.Trained as Stirnradgetriebestufe gear for driving the pump according to a preferred embodiment of the invention comprises a central spur gear which is rotatably connected to the rotor shaft, and in each case a drive pinion for driving the pump. At a central spur gear can be done in a simple manner and with low construction costs with corresponding drive pinions of a plurality of pumps.

Das zentrale Stirnrad kann zum Antrieb der Antriebsritzel eine Außenverzahnung und/oder eine Innenverzahnung aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, ein zentrales Stirnrad mit einer Außenverzahnung und ein zentrales Stirnrad mit einer Innenverzahnung vorzusehen, von denen die Mehrzahl der Pumpen angetrieben wird.The central spur gear may have an external toothing and / or an internal toothing for driving the drive pinions. It is also possible to provide a central spur gear with an outer toothing and a central spur gear with an internal toothing, of which the majority of the pumps is driven.

Die Pumpen sind gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung an einem Pumpenträger befestigt, der an einem die Rotorwelle lagernden Lagergehäuse der Windkraftanlage mittels einer Drehmomentstütze abgestützt oder an dem Lagergehäuse der Windkraftanlage befestigt ist. An einem entsprechenden Pumpenträger können die entsprechenden Pumpen auf einfache Weise zum Antrieb durch das zentrale Stirnrad befestigt werden und ermöglichen einen Austausch einer defekten Pumpe bei geringem Montageaufwand.The pumps are mounted according to a preferred embodiment of the invention to a pump carrier which is supported on a bearing the rotor shaft bearing housing of the wind turbine by means of a torque arm or attached to the bearing housing of the wind turbine. At a corresponding pump support the corresponding pumps can be easily attached to the drive through the central spur gear and allow replacement of a defective pump with low installation costs.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Pumpenträger zur Befestigung der einzelnen Pumpen mit Zentrierflanschen versehen. An derartigen Zentrierflanschen können die entsprechenden Pumpen auf einfache Weise und bei geringem Montageaufwand befestigt werden. Zudem wird es hierdurch auf einfache Weise ermöglicht, eine defekte und ausgefallene Pumpe auf einfache und schnelle Weise auszutauschen.According to an advantageous embodiment of the invention, the pump carrier is provided for fastening the individual pumps with centering flanges. At such Zentrierflanschen the corresponding pumps can be mounted in a simple manner and with low installation costs. In addition, this makes it possible in a simple manner to exchange a defective and failed pump in a simple and fast way.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Pumpenträger der Pumpe mittels einer Lagerung auf der Rotorwelle gelagert ist. Die Lagerung des die Pumpen tragenden Pumpenträgers mittels einer Lagerung auf der Rotorwelle führt zu besonderen Vorteilen, da mit einer derartigen Lagerung des Pumpenträgers auf der Rotorwelle auf einfache Weise die Durchbiegung der Rotorwelle und der dadurch bedingte Winkelversatz und Achsversatz in den Zahneingriffen des die Pumpen antreibenden Getriebes kompensiert werden können, wodurch der Verschleiß und eine mögliche Gefahr eines Ausfalls des die Pumpen antreibenden Getriebes minimiert werden kann.Particular advantages arise when the pump carrier of the pump is mounted by means of a bearing on the rotor shaft. The storage of the pump carrier carrying the pump by means of a bearing on the rotor shaft leads to particular advantages, since with such a bearing of the pump carrier on the rotor shaft in a simple way, the deflection of the rotor shaft and the consequent angular offset and misalignment in the meshing of the pump driving the transmission can be compensated, whereby the wear and a possible risk of failure of the pump driving the transmission can be minimized.

Alternativ kann das zentrale Stirnrad des pumpenseitigen Untersetzungsgetriebes mittels einer Ausgleichskupplung, beispielsweise einer Bolzenkupplung, mit der Rotorwelle trieblich verbunden sein, die die Durchbiegung der Rotorwelle und den dadurch bedingten Winkelversatz und Achsversatz ausgleichen kann. Das zentrale Stirnrad ist hierbei bevorzugt in dem Lagergehäuse der Windkraftanlage mittels einer Lagerung drehbar gelagert.Alternatively, the central spur gear of the pump-side reduction gear can be connected by means of a compensating coupling, for example a pin coupling, with the rotor shaft driven, which can compensate for the deflection of the rotor shaft and the consequent angular offset and axial offset. The central spur gear is in this case preferably rotatably mounted in the bearing housing of the wind turbine by means of a bearing.

Bei dem erfindungsgemäßen hydrostatischen Getriebe kann der mindestens eine Motor als Direktantrieb den Generator antreiben. Hierdurch wird eine hohe Zuverlässigkeit erzielt, da kein weiteres Getriebe zum Antrieb des Generators durch die Motoren erforderlich ist.In the hydrostatic transmission according to the invention, the at least one motor can drive the generator as a direct drive. As a result, a high reliability is achieved, since no further transmission for driving the generator by the motors is required.

Alternativ kann der mindestens eine Motor jeweils unter Zwischenschaltung eines Getriebes, insbesondere einer Stirnradgetriebestufe, mit einer Generatorantriebswelle des Generators trieblich verbunden sein. Hierdurch kann auf einfache Weise bei der Verwendung von mehreren Motoren ein Antrieb des Generators erfolgen. Hierdurch wird auf einfache Weise ermöglicht, dass ein defekter Motor mittels einer Kupplungseinrichtung oder einer mit einer Sollbruchstelle versehenen Triebwelle von der Generatorantriebswelle trieblich entkoppelt werden kann und die intakten Motoren weiterhin über das Getriebe den Generator antreiben können. Zudem wird durch einen Antrieb des Generators mittels eines Getriebes ermöglicht, die Motoren räumlich getrennt von der Generatorantriebswelle anzuordnen, so dass ein einfacher Austausch eines defekten Motors bei geringem Montageaufwand ermöglicht wird. Alternatively, the at least one motor can be connected in each case with the interposition of a transmission, in particular a spur gear, with a generator drive shaft of the generator drive. This can be done in a simple manner when using multiple motors, a drive of the generator. This makes it possible in a simple manner that a defective motor by means of a coupling device or provided with a predetermined breaking point drive shaft of the generator drive shaft can be decoupled and the intact engines continue to drive the generator via the transmission. In addition, by a drive of the generator by means of a transmission allows to arrange the motors spatially separated from the generator drive shaft, so that a simple replacement of a defective engine is made possible with low installation costs.

Die Stirnradgetriebestufe umfasst bevorzugt ein zentrales Stirnrad, das mit der Generatorantriebswelle des Generators drehfest verbunden ist, und jeweils motorseitige Abtriebsräder zum Antrieb des Stirnrads. An einem zentralen Stirnrad der Generatorwelle kann auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand mit entsprechenden motorseitigen Abtriebsrädern der Antrieb des Generators durch eine Mehrzahl von Motoren erfolgen.The spur gear stage preferably comprises a central spur gear, which is rotatably connected to the generator drive shaft of the generator, and in each case motor-side driven wheels for driving the spur gear. At a central spur gear of the generator shaft can be done by a plurality of motors in a simple manner and with low construction costs with corresponding motor-side output wheels of the drive of the generator.

Die Pumpen und/oder die Motoren des hydrostatischen Getriebes können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung von mehreren Einzeltriebwerken oder von mindestens einem Doppeltriebwerk oder einer Kombination aus Einzeltriebwerken und Doppeltriebwerken gebildet sein.The pumps and / or the motors of the hydrostatic transmission can be formed according to an embodiment of the invention of several single engines or at least one double engine or a combination of single engines and twin engines.

Hinsichtlich eines Doppeltriebwerks, das zwei Motoren bzw. zwei Pumpen umfasst, ergibt sich eine günstige Ausführung, wenn das Doppeltriebwerk in Back-to-Back-Anordnung ausgeführt ist. Bei einer Back-to-Back-Anordnung sind die beiden Triebwerke des Doppeltriebwerks mit den Steuerflächen aneinander anliegend angeordnet, so dass für die beiden Triebwerke des Doppeltriebswerkes eine gemeinsame Druckmittelzufuhr und Druckmittelabfuhr vorgesehen werden kann, die den Verschlauchungs- und Verrohrungsaufwand verringert.With respect to a twin engine comprising two motors or two pumps, a favorable design results when the double engine is designed in a back-to-back arrangement. In a back-to-back arrangement, the two engines of the double engine with the control surfaces are arranged adjacent to each other, so that a common pressure fluid supply and pressure fluid removal can be provided for the two engines of the double-engine plant, which reduces the tubing and Verrohrungsaufwand.

Die Pumpen bzw. die Motoren können wahlweise an einer Seite oder an beiden Seiten der Stirnradgetriebestufe angeordnet sein. Hierdurch kann je nach vorhandenem Bauraum und Abmessungen der einzelnen Triebwerke eine günstige Anordnung und Verteilung der Pumpen bzw. Motoren an der entsprechenden Stirnradgetriebestufe erzielt werden.The pumps or the motors may optionally be arranged on one side or on both sides of the spur gear stage. As a result, depending on the available space and dimensions of the individual engines, a favorable arrangement and distribution of the pumps or motors can be achieved at the corresponding spur gear stage.

Hinsichtlich eines einfachen Aufbaus ergeben sich Vorteile, wenn die Antriebsritzel der Pumpen bzw. die Abtriebsräder der Motoren über die Triebwelle des entsprechenden Triebwerks und deren Lagerung in einem Triebwerksgehäuses des entsprechenden Triebwerks gelagert sind. Für die Lagerung der Antriebsritzel der Pumpen bzw. der Abtriebsräder der Motoren sind somit keine zusätzlichen Lager erforderlich.In terms of a simple structure, there are advantages when the drive pinion of the pump or the driven wheels of the motors are mounted on the drive shaft of the corresponding engine and their storage in an engine housing of the corresponding engine. For the storage of the drive pinion of the pump or the output gears of the motors thus no additional bearings are required.

Alternativ ist es möglich, die Antriebsritzel der Pumpen in dem Pumpenträger der Pumpen bzw. die Abtriebsräder der Motoren in einem die Motoren halternden Motorträger zu lagern.Alternatively, it is possible to mount the drive pinions of the pumps in the pump carrier of the pumps and the output wheels of the motors in a motor mount supporting the motors.

Bei einer beidseitigen Anordnung von mindestens zwei Pumpen an der Stirnradgetriebestufe, wobei die beiden Pumpen mittels eines gemeinsamen Antriebsritzels angetrieben sind, ergeben sich für die Lagerung des Antriebsritzels und der Montage an dem Pumpenträger Vorteile, wenn das Antriebsritzel gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung in dem Pumpenträger der Pumpen gelagert ist, das im Bereich des Antriebsritzels mit einer Teilung versehen ist. Das Antriebsritzel zum Antrieb der beiden Pumpen kann somit auf einfache in einer Lagerung gelagert werden, die in dem geteilten Pumpenträger integriert ist.In a two-sided arrangement of at least two pumps on the spur gear, wherein the two pumps are driven by a common drive pinion, resulting for the storage of the drive pinion and the assembly to the pump carrier advantages when the drive pinion according to an advantageous embodiment of the invention in the bellhousing the pumps is mounted, which is provided in the region of the drive pinion with a pitch. The drive pinion for driving the two pumps can thus be easily stored in a storage, which is integrated in the split pump carrier.

Die Pumpen und die Motoren sind bevorzugt als Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise oder in Schrägachsenbauweise ausgebildet. Alternativ ist eine Ausführung der Pumpen und Motoren als Zahnradmaschinen oder als übliche als Radantrieb von Fahrzeugen bekannte Radialkolbenmaschinen möglich.The pumps and the motors are preferably designed as axial piston machines in swash plate construction or in bent-axis design. Alternatively, an embodiment of the pumps and motors as gear machines or as usual as a wheel drive of vehicles known radial piston machines is possible.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Windkraftanlage mit einem stufenlosen hydrostatischen Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche.The invention further relates to a wind turbine with a continuously variable hydrostatic transmission according to one of the preceding claims.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigtFurther advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the schematic figures. This shows

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Getriebes einer Windkraftanlage, 1 A first embodiment of a hydrostatic transmission according to the invention of a wind turbine,

2 einen Draufsicht auf eine Stirnradgetriebestufe der 1 und 2 a plan view of a spur gear of the 1 and

3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Getriebes einer Windkraftanlage. 3 a second embodiment of a hydrostatic transmission according to the invention of a wind turbine.

In der 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Getriebes 1 einer Windkraftanlage W dargestellt. Die Windkraftanlage W umfasst eine Rotorwelle 2, die mit einem Rotor WR, der von einer Rotorblätter 3 umfassenden Rotornabe 4 gebildet ist, drehfest verbunden ist. Die Rotorwelle 2 ist mittels Lagern 5, 6 in einem als Gondel ausgebildete Lagergehäuse 7 der Windkraftanlage W um eine Drehachse D drehbar gelagert. Das als Gondel ausgebildete Lagergehäuse 7 ist auf einem nicht näher dargestellten Turm der Windkraftanlage W aufgesetzt.In the 1 is a first embodiment of a hydrostatic transmission according to the invention 1 a wind turbine W shown. The wind turbine W comprises a rotor shaft 2 powered by a rotor WR, made by a rotor blades 3 comprehensive rotor hub 4 is formed rotatably connected. The rotor shaft 2 is by means of bearings 5 . 6 in a trained as a gondole bearing housing 7 the wind turbine W rotatably mounted about a rotation axis D. The trained as a gondole bearing housing 7 is placed on a tower of the wind turbine W, not shown.

Die Windkraftanlage W umfasst weiterhin mindestens einen elektrischen Generator 8, der die Windkraft in elektrische Energie umwandelt und diese in ein Stromnetz einspeist.The wind turbine W further comprises at least one electric generator 8th , which converts wind power into electrical energy and feeds it into a power grid.

Das erfindungsgemäße hydrostatische Getriebe 1 ist stufenlos verstellbar und weist – wie in Verbindung mit der 2 näher dargestellt ist, in der eine Draufsicht auf ein als Stirnradgetriebestufe SG ausgebildetes Getriebe G zum Antrieb der Pumpen P1–P20 dargestellt ist – pumpenseitig eine Mehrzahl von mindestens zwei hydrostatischen Pumpen P1–P20 auf, die mit der Rotorwelle 2 der Windkraftanlage W trieblich verbunden sind und von der Rotorwelle 2 angetrieben werden. Die Pumpen P1–P20 stehen jeweils mittels eines als Stirnradgetriebestufe SG ausgebildeten Getriebes G mit der Rotorwelle 2 in Verbindung.The hydrostatic transmission according to the invention 1 is infinitely adjustable and has - as in connection with the 2 is shown in more detail in which a plan view of a designed as a spur gear stage SG gear G for driving the pump P1-P20 is shown - on the pump side, a plurality of at least two hydrostatic pumps P1-P20, with the rotor shaft 2 the wind turbine W are drivingly connected and from the rotor shaft 2 are driven. The pumps P1-P20 are in each case by means of a transmission G designed as a spur gear stage SG with the rotor shaft 2 in connection.

Motorseitig weist das hydrostatische Getriebe 1 mindestens einen hydrostatischen Motor M1, M2 auf, die von den hydrostatischen Pumpen P1–P20 mit Druckmittel angetrieben sind und die zum Antrieb des elektrischen Generators 8 mit dem elektrischen Generator 8 in trieblicher Verbindung stehen.The engine side has the hydrostatic transmission 1 at least one hydrostatic motor M1, M2, which are driven by the hydrostatic pumps P1-P20 with pressure medium and to drive the electric generator 8th with the electric generator 8th to be in communication.

Die Stirnradgetriebestufe SG zum Antrieb der Pumpen P1–P20 umfasst ein zentrales Stirnrad 10, das mit der Rotorwelle 2 drehfest verbunden ist, und mehrere Antriebsritzel R1–R20 zum Antrieb der Pumpen P1–P20, die mit dem zentralen Stirnrad 10 in Eingriff stehen.The spur gear stage SG for driving the pumps P1-P20 comprises a central spur gear 10 that with the rotor shaft 2 rotatably connected, and a plurality of drive pinions R1-R20 for driving the pump P1-P20, which is connected to the central spur gear 10 engage.

Das zentrale Stirnrad 10 zum Antrieb der Antriebsritzel R1–R20 der Pumpen P1–P20 umfasst in dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Außenverzahnung, mit der die Antriebsritzel R1–R20 der Pumpen P1–P20 in Eingriff stehen. Die Pumpen P1–P20 sind hierbei auf einem gemeinsamen, konzentrisch zur Drehachse D angeordneten Teilkreis über den Umfang des zentralen Stirnrads 10 verteilt angeordnet, bevorzugt mit gleichem Teilungswinkel gleichmäßig verteilt angeordnet. Das als Stirnradgetriebestufe SG ausgebildete Getriebe G weist eine Übersetzung in Schnelle auf, wobei die Übersetzung derart gewählt und an die Drehzahlen der Rotorwelle 2 angepasst ist, dass übliche aus der Mobilhydraulik oder der Fahrzeughydraulik bekannte Pumpen, beispielsweise schnellaufende Pumpen, eingesetzt werden können und die Pumpen P1–P20 bei allen möglichen Drehzahlen der Rotorwelle 2 in einem Drehzahlbereich mit einem günstigen Wirkungsgrad arbeiten.The central spur gear 10 for driving the drive pinion R1-R20 of the pumps P1-P20 comprises in the in the 1 and 2 illustrated external teeth with which the drive pinion R1-R20 of the pump P1-P20 are engaged. The pumps P1-P20 are here on a common, concentric with the axis of rotation D arranged pitch circle over the circumference of the central spur gear 10 arranged distributed, preferably arranged evenly distributed with the same pitch angle. The transmission G embodied as a spur gear stage SG has a transmission ratio in rapid, wherein the transmission ratio is selected in such a way and to the rotational speeds of the rotor shaft 2 is adapted that common known from the mobile hydraulics or the vehicle hydraulic pumps, such as high-speed pumps, can be used and the pumps P1-P20 at all possible speeds of the rotor shaft 2 working in a speed range with a favorable efficiency.

Die Pumpen P1–P20 können als Einzeltriebwerke ET, als Doppeltriebwerke DT oder einer Kombination aus Einzeltriebwerken und Doppeltriebwerken ausgebildet sein. in der 1 ist die Pumpe P1 als Einzeltriebwerk ET und die Pumpe P11 als Doppeltriebwerk DT ausgebildet. Die Pumpe P1 und die in der 1 linke Pumpe des Doppeltriebwerks DT sind als Konstantmaschinen KM mit einem festen Fördervolumen ausgebildet. Die in der 1 rechte Pumpe des Doppeltriebwerks DT ist als Verstellmaschinen VM ausgebildet, deren Fördervolumen stufenlos verstellbar ist.The pumps P1-P20 can be designed as individual engines ET, as dual engines DT or a combination of individual engines and twin engines. in the 1 the pump P1 is designed as a single engine ET and the pump P11 as a double engine DT. The pump P1 and the in the 1 left pump of the double engine DT are designed as constant machines KM with a fixed volume. The in the 1 right pump of the double engine DT is designed as adjusting VM, whose delivery volume is infinitely adjustable.

Die beiden Pumpen des Doppeltriebwerks DT der Pumpe P11 sind an beiden Seiten der Stirnradgetriebestufe SG angeordnet und weisen zum Antrieb ein gemeinsames Antriebsritzel R11 auf, das mit den Triebwellen der beiden Pumpen P11 verbunden ist.The two pumps of the double engine DT of the pump P11 are arranged on both sides of the spur gear SG and have to drive a common drive pinion R11, which is connected to the drive shafts of the two pumps P11.

Die Pumpen P1–P20 sind an einem gemeinsamen Pumpenträger 15 befestigt, der an dem die Rotorwelle 2 lagernden Lagergehäuse 7 der Windkraftanlage W mittels einer Drehmomentstütze 16 abgestützt ist.The pumps P1-P20 are on a common pump carrier 15 attached to the rotor shaft 2 bearing bearing housing 7 the wind turbine W by means of a torque arm 16 is supported.

Der Pumpenträger 15 ist zur Befestigung der jeweiligen Pumpen P1–P20 mit entsprechenden Zentrierflanschen ZF versehen.The bellhousing 15 is provided for attachment of the respective pump P1-P20 with corresponding centering flanges ZF.

Die jeweiligen Pumpen P1–P20 bestehen jeweils aus einem Triebwerksgehäuse, das mittels des entsprechenden Zentrierflansches ZF an dem Pumpenträger 15 befestigt ist. in dem Triebwerksgehäuse der jeweiligen Pumpe P1–P20 ist jeweils eine Triebwelle TW mit einer entsprechenden rotierenden Triebwerksbaugruppe mittels einer entsprechenden Lagerung drehbar gelagert.The respective pumps P1-P20 each consist of an engine housing, which by means of the corresponding centering flange ZF on the bellhousing 15 is attached. in the engine housing of the respective pump P1-P20 is in each case a drive shaft TW rotatably mounted with a corresponding rotating engine assembly by means of a corresponding bearing.

Der Pumpenträger 15 der Pumpen P1–P20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel weiterhin mittels einer von Lagern 17, 18 gebildeten Lagerung auf der rotierenden Rotorwelle 2 gelagert.The bellhousing 15 the pumps P1-P20 is also in the illustrated embodiment by means of one of bearings 17 . 18 formed bearing on the rotating rotor shaft 2 stored.

Bei einer beidseitigen Anordnung von mindestens zwei Pumpen an der Stirnradgetriebestufe SG – wie bei dem Doppeltriebwerk DT der Pumpe P11 in der 1 – und einem Antrieb der beiden Pumpen des Doppeltriebwerks DT mittels eines gemeinsamen Antriebsritzels R11 ist das Antriebsritzel R11 bevorzugt in dem Pumpenträger 15 der Pumpen P1–P20 gelagert. Der Pumpenträger 15 ist hierzu mit einer Teilung 19 versehen, wobei in den beiden Teilen des Pumpenträgers 15 jeweils ein Lager zur Lagerung des Antriebsritzels R11 integriert ist und jeder Teil des geteilten Pumpenträgers 15 mit einem Zentrierflansch ZF zur Befestigung eines Triebwerks des Doppeltriebwerks DT versehen ist.In a two-sided arrangement of at least two pumps on the spur gear stage SG - as in the double engine DT of the pump P11 in the 1 - And a drive of the two pumps of the double engine DT by means of a common drive pinion R11, the drive pinion R11 is preferably in the bellhousing 15 the pumps P1-P20 are stored. The bellhousing 15 is this with a division 19 provided, wherein in the two parts of the pump carrier 15 in each case a bearing for supporting the drive pinion R11 is integrated and each part of the split pump carrier 15 is provided with a centering flange ZF for attachment of an engine of the double engine DT.

An der Pumpe P1 ist weiterhin eine Kupplungseinrichtung K dargestellt, die zwischen der Triebwelle TW der Pumpe P1 und dem Antriebsritzel R1 angeordnet ist und mittels der die jeweilige Pumpe P1–P20 zum Antrieb mit dem zentralen Stirnrad 10 rotativ verbunden bzw. aus dem von dem Stirnradgetriebe SG gebildeten Antriebsstrang rotativ getrennt werden kann. Die Kupplungseinrichtung K ist bevorzugt als schaltbare Kupplung ausgebildet. On the pump P1, a coupling device K is further shown, which is arranged between the drive shaft TW of the pump P1 and the drive pinion R1 and by means of which the respective pump P1-P20 for driving with the central spur gear 10 rotatably connected or can be separated rotatably from the drive train formed by the spur gear SG. The coupling device K is preferably designed as a switchable coupling.

In dem Ausführungsbeispiel der 1 sind zum Antrieb des Generators 8 mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Motoren M1, M2 vorgesehen, die über ein als Stirnradgetriebestufe SG ausgebildetes Getriebe G den Generator 8 antreiben.In the embodiment of 1 are to drive the generator 8th a plurality of, in the illustrated embodiment, two motors M1, M2 provided, via a trained as a spur gear SG gear G the generator 8th drive.

Die Triebwellen TW der beiden Motoren M1 und M2 sind hierzu jeweils mit einem Abtriebsrad A1, A2 versehen bzw. trieblich verbunden, das jeweils mit einem zentralen Stirnrad 20 in Eingriff steht, das mit einer Generatorantriebswelle 21 des Generators 8 drehfest verbunden ist.For this purpose, the drive shafts TW of the two motors M1 and M2 are each provided with a driven wheel A1, A2 or are connected in drive connection, each with a central spur gear 20 engaged with a generator drive shaft 21 of the generator 8th rotatably connected.

Die Motoren M1, M2 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als Einzeltriebwerke ET ausgeführt. Der Motor M1 ist als Verstellmaschine VM ausgeführt, die im Schluckvolumen stufenlos verstellbar ist. Der Motor M2 ist als Konstantmaschine KM mit einem festen Schluckvolumen ausgebildet.The motors M1, M2 are each designed as individual engines ET in the illustrated embodiment. The motor M1 is designed as an adjusting VM, which is infinitely variable in the displacement. The motor M2 is designed as a constant machine KM with a fixed displacement.

In der 1 ist das hydrostatische Getriebe im offenen Kreislauf ausgebildet, in dem die Pumpen P1–P20 mit einer Einlassseite mittels eines Ansaugkanals aus einem Behälter B ansaugen und mit einer Auslassseite jeweils in eine Förderleitung F1–F20 fördern, die in einer Parallelschaltung zu einem Sammelhochdruckkanal H zusammengeschlossen sind. An den Sammelhochdruckkanal H sind in einer Parallelschaltung die Motoren M1, M2 mit ihren Einlassseiten angeschlossen. Die Motoren M1, M2 stehen mit den Auslassseiten jeweils mit dem Behälter B in Verbindung.In the 1 the hydrostatic transmission is formed in the open circuit, in which the pumps P1-P20 with an inlet side by means of an intake passage from a container B suck and promote with an outlet side in each case in a delivery line F1-F20, which are connected in a parallel connection to a collecting high-pressure channel H. , The motors M1, M2 are connected with their inlet sides to the collecting high pressure channel H in a parallel connection. The motors M1, M2 communicate with the outlet sides respectively with the container B.

Jede Pumpe P1–P20 ist mittels eines in der entsprechenden Förderleitung F1–F20 angeordneten Sperrventils SV, beispielsweise eines in Richtung zur entsprechenden Pumpe P1–P20 sperrenden Rückschlagventils, an den Sammelhochdruckkanal H angeschlossen.Each pump P1-P20 is connected to the collecting high-pressure passage H by means of a check valve SV arranged in the corresponding delivery line F1-F20, for example a non-return valve blocking in the direction of the corresponding pump P1-P20.

In der 1 ist weiterhin ein Bremsventil 25 dargestellt, das in dem Sammelhochdruckkanal H angeordnet ist und mittels dem über die Pumpen P1–P20 die Rotorwelle 2 und somit der Rotor R der Windkraftanlage W abgebremst werden kann. Das Bremsventil 25 weist eine Sperrstellung und eine Durchflussstellung auf und ist bevorzugt als in Zwischenstellungen drosselndes Proportionalventil ausgebildet. Das Bremsventil 25 ist mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 26, beispielsweise einem Proportionalmagneten, elektrisch ansteuerbar und betätigbar. Alternativ kann das Bremsventil 25 elektro-hydraulisch vorgesteuert sein. In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist das Bremsventil 25 von einer Feder in Richtung der Sperrstellung betätigbar und wird bei einer elektrischen Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 26 in Richtung der Durchflussstellung betätigt.In the 1 is still a brake valve 25 represented, which is arranged in the collecting high-pressure channel H and by means of the pumps P1-P20, the rotor shaft 2 and thus the rotor R of the wind turbine W can be braked. The brake valve 25 has a blocking position and a flow position and is preferably designed as a throttling in intermediate positions proportional valve. The brake valve 25 is by means of an electrical actuator 26 , For example, a proportional magnet, electrically actuated and actuated. Alternatively, the brake valve 25 be electro-hydraulically pilot operated. In the embodiment of 1 is the brake valve 25 by a spring in the direction of the locking position operable and is at an electrical control of the actuator 26 operated in the direction of the flow position.

Die mit der Kupplungseinrichtung K versehene Pumpe 1 ist erfindungsgemäß zur Erfassung der Funktionsfähigkeit der Pumpe 1 mit einer Sensoreinrichtung 71 versehen, mit der die Funktionalität und Funktionsfähigkeit der Pumpe P1 kontrolliert werden kann. Die Sensoreinrichtung 71 ist beispielsweise als Beschleunigungssensor oder Drehzahlsensor ausgebildet, der die Rotation und Drehbewegung der Triebwerksbaugruppe der Pumpe P1 erfasst. Die Kupplungseinrichtung K ist hierbei derart in Abhängigkeit von der Sensoreinrichtung 71 gesteuert, dass bei einem mittels der Sensoreinrichtung 71 ermittelten Ausfall der Pumpe P1, beispielweise einer blockierenden Triebwerksbaugruppe der Pumpe P1, die Pumpe P1 automatisch getrennt wird und somit die Pumpe P1 antriebsseitig von der Rotorwelle 2 getrennt wird.The provided with the coupling device K pump 1 is according to the invention for detecting the functionality of the pump 1 with a sensor device 71 provided with the functionality and functionality of the pump P1 can be controlled. The sensor device 71 For example, it is designed as an acceleration sensor or rotational speed sensor, which detects the rotation and rotational movement of the engine assembly of the pump P1. The coupling device K is in this case in dependence on the sensor device 71 controlled, that at one by means of the sensor device 71 determined failure of the pump P1, for example, a blocking engine assembly of the pump P1, the pump P1 is automatically disconnected and thus the pump P1 on the drive side of the rotor shaft 2 is disconnected.

Hierzu ist eine elektronische Steuereinrichtung 70 vorgesehen, die eingangsseitig mit der Sensoreinrichtung 71 in Verbindung steht und ausgangsseitig die Kupplungseinrichtung K ansteuert.For this purpose, an electronic control device 70 provided, the input side with the sensor device 71 is in communication and the output side, the coupling device K triggers.

An den Pumpen P11 sowie den Motoren M1, M2 sind die mit der rotierende Triebwerkbaugruppe des entsprechenden Triebwerks drehfest verbundenen Triebwellen TW jeweils mit einer Sollbruchstelle versehen, die derart ausgeführt ist, dass bei einem Ausfalls der Pumpe P11 und/oder des Motors M1 bzw. M2 die triebliche Verbindung der Pumpe P11 mit der Rotorwelle 2 bzw. die triebliche Verbindung des Motors M1 bzw. M2 mit dem Generator 8 getrennt wird.At the pumps P11 and the motors M1, M2 are connected to the rotating engine assembly of the corresponding engine rotationally fixed drive shafts TW each provided with a predetermined breaking point, which is designed such that in case of failure of the pump P11 and / or the motor M1 or M2 the drive connection of the pump P11 with the rotor shaft 2 or the drive connection of the motor M1 or M2 with the generator 8th is disconnected.

Die als Verstellmaschinen VM ausgebildeten Pumpen P bzw. Motoren M sind bevorzugt elektrisch bzw. elektro-hydraulisch im Fördervolumen bzw. im Schluckvolumen verstellbar. Zur Ansteuerung der als Verstellmaschinen VM ausgebildeten Pumpen P bzw. Motoren M kann die elektronische Steuereinrichtung 70 vorgesehen sein. Die elektronische Steuereinrichtung 70 steht weiterhin eingangsseitig mit einer nicht näher dargestellten Sensoreinrichtung zur Erfassung der aktuellen Windlast an dem Rotor WR in Verbindung, um die Gesamtfördermenge der Pumpen P1–P20 durch Ansteuerung der Verstellmaschinen VM bzw. durch Zu- und Abschalten der Konstantmaschinen KM sowie den Gesamtmotorschluckvolumen der Motoren M1, M2 durch Ansteuerung der Verstellmaschinen VM bzw. durch Zu- und Abschalten der Konstantmaschinen KM entsprechend der anstehenden Windlast zu steuern.The pumps P or motors M designed as adjusting machines VM are preferably adjustable electrically or electrohydraulically in the delivery volume or in the displacement volume. The electronic control device can be used to control the pumps P or motors M designed as adjusting machines VM 70 be provided. The electronic control device 70 is also the input side with a sensor device not shown for detecting the current wind load on the rotor WR in connection to the total delivery of the pump P1-P20 by controlling the adjusting VM or by switching on and off the constant machines KM and the total engine displacement of the motors M1 , M2 by controlling the Verstellmaschinen VM or by switching on and off the Konstantmaschinen KM according to the upcoming wind load to control.

Die elektronische Steuereinrichtung 70 dient weiterhin zur Ansteuerung des Bremsventils 25.The electronic control device 70 also serves to control the brake valve 25 ,

In der 3 ist ein zweites Ausführungsform eines hydrostatischen Getriebes 1 einer Windkraftanlage W dargestellt. Mit dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das in der 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der 1 lediglich hinsichtlich der Anzahl der Motoren M und des Antriebs des Generators 8.In the 3 is a second embodiment of a hydrostatic transmission 1 a wind turbine W shown. With the embodiment of 1 and 2 the same components are provided with the same reference numerals. That in the 3 illustrated embodiment differs from the 1 only in terms of the number of motors M and the drive of the generator 8th ,

Das hydrostatische Getriebe 1 der 3 weist zum Antrieb des Generators 8 lediglich einen einzigen Motor M1 auf, der als im Schluckvolumen stufenlos verstellbare Verstellmaschine VM ausgebildet ist.The hydrostatic transmission 1 of the 3 points to the drive of the generator 8th only a single motor M1, which is designed as variable adjustment in the displacement volume VM VM.

Der Motor M1 steht ohne Zwischenschaltung eines Stirnradgetriebes SG als Direktantrieb direkt mit der Generatorantriebswelle 21 des Generators 8 in trieblicher Verbindung.The motor M1 stands without the interposition of a spur gear SG as a direct drive directly to the generator drive shaft 21 of the generator 8th in business connection.

In dem hydrostatischen Getriebe 1 der 3 sind die Triebwellen TW der Pumpen P1, P11 sowie die Triebwelle TW des Motors M1 jeweils mit einer Sollbruchstelle versehen.In the hydrostatic transmission 1 of the 3 the drive shafts TW of the pumps P1, P11 and the drive shaft TW of the motor M1 are each provided with a predetermined breaking point.

Das erfindungsgemäße hydrostatische Getriebe 1 einer Windkraftanlage W weist eine Reihe von Vorteilen auf.The hydrostatic transmission according to the invention 1 A wind turbine W has a number of advantages.

Die Kupplungseinrichtungen K an den Pumpen P1–P20 bzw. an den Motoren M1, M2 bzw. die mit einer Sollbruchstelle versehenen Triebwellen TW der Pumpen P1–P20 bzw. der Motoren M1, M2 ermöglicht es, defekte Pumpen P1–P20 bzw. defekte Motoren M1, M2, beispielsweise blockierende Pumpen oder blockierende Motoren, aus dem Antriebsstrang zu entkoppeln, so dass bei einem Ausfall einzelner Pumpen P1–P20 oder einzelner Motoren M1, M2 die Windkraftanlage W mit den intakten und funktionsfähigen Pumpen P1–P20 und Motoren M1, M2 unterbrechungsfrei weiterbetrieben werden kann.The coupling devices K on the pumps P1-P20 or on the motors M1, M2 or the drive shafts TW provided with a predetermined breaking point of the pumps P1-P20 and the motors M1, M2 make it possible to use defective pumps P1-P20 or defective motors M1, M2, for example, blocking pumps or blocking motors to decouple from the drive train, so that in case of failure of individual pumps P1-P20 or individual motors M1, M2, the wind turbine W with the intact and functional pumps P1-P20 and motors M1, M2 can continue to operate without interruption.

Durch die Verwendung von mehreren Pumpen P und mehreren Motoren M führt der Ausfall einer einzelnen Pumpe bzw. eines einzelnen Motors lediglich zu einer geringen Verringerung des Windertrags. Die Windkraftanlage W kann auch beim Ausfall einzelner Pumpen bzw. Motoren weiterbetrieben werden.Through the use of multiple pumps P and multiple motors M, the failure of a single pump or motor results in only a small reduction in wind yield. The wind turbine W can continue to operate even if individual pumps or motors fail.

Durch die Verwendung von mehreren Pumpen P1–P20 ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Last auf mehrere einzelne Pumpen P1–P20 aufgeteilt wird und insbesondere an dem als Stirnradgetriebe SG ausgebildeten Getriebe G die Last auf mehrere Antriebsritzel R1–R20 und somit mehrere Zahneingriffe aufgeteilt wird. Die einzelnen von den Antriebsritzeln R1–R20 und den Pumpen P1–P20 gebildeten Antriebselemente können in der Summe deutlich leichter ausgeführt werden als ein einzelnes mechanisches Getriebe einer Windkraftanlage des Standes der Technik, welches die volle Leistung überträgt. Diese Gewichtsverringerung in der Gondel der Windkraftanlage ermöglicht es weiterhin, den die Gondel tragenden Turm entsprechend in der tragenden Struktur zu vereinfachen und im Gewicht zu verringern.The use of a plurality of pumps P1-P20 results in the further advantage that the load is split among a plurality of individual pumps P1-P20 and, in particular, at the gear G designed as a spur gear SG, the load is split over a plurality of drive pinions R1-R20 and thus several tooth engagements becomes. The individual drive elements formed by the drive pinions R1-R20 and the pumps P1-P20 can be performed significantly more easily in total than a single mechanical transmission of a wind turbine of the prior art, which transmits the full power. This weight reduction in the nacelle of the wind turbine further makes it possible to simplify and reduce the weight of the nacelle-carrying tower in the supporting structure.

Die Befestigung der mehreren Pumpen P1–P20 an dem Pumpenträger 15 ermöglicht es, die Pumpen P1–P20 an dem Pumpenträger 15 auf einfache Weise zu befestigen und zu montieren. Zudem können die an dem Pumpenträger 15 befestigten Pumpen P1–P20 im Schadensfall auf einfache Weise und mit geringem Montageaufwand ausgetauscht werden.The attachment of several pumps P1-P20 to the bellhousing 15 allows the pumps P1-P20 on the bellhousing 15 easy to fix and assemble. In addition, those on the bellhousing 15 fixed pumps P1-P20 in case of damage in a simple manner and with little installation effort to be replaced.

Mit der Lagerung 17, 18 des die Pumpen P1–P20 tragenden Pumpenträgers 15 auf der Rotorwelle 2 kann der Achsversatz und der Winkelversatz zwischen den Antriebsritzeln R1–R20 und dem zentralen Stirnrad 10 kompensiert werden und der Verschleiß sowie die Belastungen der Stirnradgetriebestufe SG minimiert werden.With the storage 17 . 18 of the pump carrier carrying pumps P1-P20 15 on the rotor shaft 2 can be the misalignment and the angular offset between the drive pinions R1-R20 and the central spur gear 10 be compensated and the wear and the loads of the spur gear SG are minimized.

Mittels der Kupplungseinrichtungen K können weiterhin in der Förderung von Druckmittel abgeschaltete Pumpen P antriebsseitig von dem zentralen Stirnrad 10 entkoppelt werden und somit aus dem Antriebsstrang genommen werden, wodurch die Leerlaufverluste von abgeschalteten und leistungsfrei mitdrehenden Pumpen P bei geringen Windlasten verhindert werden.By means of the coupling means K can continue in the promotion of pressure medium switched off pumps P drive side of the central spur gear 10 be decoupled and thus be taken out of the drive train, whereby the idling losses of disconnected and power-free mitdrehenden pump P are prevented at low wind loads.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012/073280 A1 [0009]
DE 102009033272 B4 [0009]

Claims

Hydrostatic transmission ( 1 ) for a wind turbine (W), wherein the hydrostatic transmission ( 1 ) has at least one hydrostatic pump (P1-P20), which is for driving with a rotor shaft ( 2 ) of the wind turbine (W) is connected, and on the engine side at least one hydrostatic motor (M1, M2), which is driven by the hydrostatic pump (P1-P20) with pressure medium and with at least one electric generator ( 8th ) is operatively connected, characterized in that the pump (P1-P20) and / or the motor (M1; M2) is associated with a coupling device (K), by means of which the drive connection of the pump (P1-P20) with the Rotor shaft ( 2 ) and / or the drive connection of the motor (M1, M2) with the generator ( 8th ) is controllable, wherein the coupling device (K) is designed such that in case of failure of the pump (P1-P20) and / or the motor (M1, M2), the pump (P1-P20) automatically from the rotor shaft ( 2 ) and / or the motor (M1; M2) automatically from the generator ( 8th ) is separable.

Hydrostatic transmission according to claim 1, characterized in that the coupling device (K) is designed as an overrunning clutch or as a slip clutch.

Hydrostatic transmission according to claim 1, characterized in that the coupling device (K) is designed as a switchable coupling, the pump (P1-P20) and / or the motor (M1-M2) each having a sensor device ( 71 ) is assigned to detect the functionality of the pump (P1-P20) and / or the motor (M1; M2) and the coupling device (K) in dependence on the sensor device ( 71 ) is controlled such that in one by means of the sensor device ( 71 ) Failure of the pump (P1-P20) and / or the motor (M1, M2) the pump (P1-P20) automatically from the rotor shaft ( 2 ) and / or the motor (M1; M2) automatically from the generator ( 8th ) is separable.

Hydrostatic transmission according to claim 3, characterized in that the coupling device (K) is designed as a multi-plate clutch, in particular wet-running multi-plate clutch, or as a dog clutch.

Hydrostatic transmission according to claim 3 or 4, characterized in that the sensor device ( 71 ) is designed as an acceleration sensor and / or as a rotational speed sensor for detecting the rotational movement of a rotating engine assembly of the pump (P1-P20) and / or the motor (M1, M2).

Hydrostatic transmission ( 1 ) for a wind turbine (W), wherein the hydrostatic transmission ( 1 ) has at least one hydrostatic pump (P1-P20), which is for driving with a rotor shaft ( 2 ) of the wind turbine (W) and at the engine side at least one hydrostatic motor (M1-M4), which is driven by the hydrostatic pump (P1-P20) with pressure medium and with at least one electric generator ( 8th ) is operatively connected, characterized in that the pump (P1-P20) and / or the motor (M1; M2) each having a drive shaft (TW) rotatably connected rotating engine assembly and the drive shaft (TW) provided with a predetermined breaking point is that is designed such that in case of failure of the pump (P1-P20) and / or the motor (M1; M2), the drive connection of the pump (P1-P20) with the rotor shaft ( 2 ) and / or the drive connection of the motor (M1, M2) with the generator ( 8th ) is automatically separable.

Hydrostatic transmission according to one of claims 1 to 6, characterized in that the hydrostatic transmission ( 1 ) comprises a plurality of pumps (P1-P20) and a plurality of motors (M1, M2).

Hydrostatic transmission according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pumps (P1-P20) each with the interposition of a transmission (G), in particular a spur gear stage (SG), with the rotor shaft ( 2 ) of the wind turbine (W) are drivingly connected.

Hydrostatic transmission according to claim 8, characterized in that the spur gear stage (SG) a central spur gear ( 10 ), which with the rotor shaft ( 2 ) is rotatably connected, and in each case a drive pinion (R1-R20) for driving the pump (P1-P20) comprises.

Hydrostatic transmission according to claim 9, characterized in that the central spur gear ( 10 ) has an external toothing and / or an internal toothing for driving the drive pinion (R1-R20).

Hydrostatic transmission according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pumps (P1-P20) on a pump carrier ( 15 ) attached to one of the rotor shaft ( 2 ) bearing bearing housing ( 7 ) of the wind turbine (W) by means of a torque arm ( 16 ) or on the bearing housing ( 7 ) of the wind turbine (W) is attached.

Hydrostatic transmission according to claim 11, characterized in that the Bellhousings ( 15 ) of the pumps (P1-P20) with centering flanges (ZF) for fixing the pumps (P1-P20).

Hydrostatic transmission according to claim 11 or 12, characterized in that the bellhousing ( 15 ) of the pumps (P1-P20) by means of a bearing ( 17 . 18 ) on the rotor shaft ( 2 ) is stored.

Hydrostatic transmission according to one of claims 1 to 13, characterized in that the at least one motor (M1, M2) as direct drive the generator ( 8th ) drives.

Hydrostatic transmission according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the at least one motor (M1; M2) is provided, in each case with the interposition of a transmission (G), in particular a spur gear stage (SG), with a generator drive shaft ( 21 ) of the generator ( 8th ) is drivingly connected.

Hydrostatic transmission according to claim 15, characterized in that the spur gear stage (SG) a central spur gear ( 20 ) connected to the generator drive shaft ( 21 ) of the generator ( 8th ) is rotatably connected, and in each case the motor-side driven wheels (A1, A2) for driving the spur gear ( 20 ).

Hydrostatic transmission according to one of claims 1 to 16, characterized in that the pumps (P1-P20) and / or the motors (M1, M2) of several individual engines (ET) or of at least one twin engine (DT) or a combination of individual engines (ET) and twin engines (DT) are formed.

Hydrostatic transmission according to one of claims 9 to 17, characterized in that the drive pinions (R1-R20) of the pumps (P1-P20) and the output wheels (A1, A2) of the motors (M1, M2) via the drive shaft (TW) the corresponding hydrostatic engine and their storage are stored in an engine housing of the corresponding engine.

Hydrostatic transmission according to one of claims 9 to 17, characterized in that the drive pinions (R1-R20) of the pumps (P1-P20) in the bellhousing ( 15 ) of the pumps (P1-P20) and the driven wheels (A1, A2) of the motors (M1, M2) are mounted in a motor carrier supporting the motors (M1, M2).

Wind turbine (W) with a stepless hydrostatic transmission ( 1 ) according to any one of the preceding claims.