DE102016007934A1 - Vorrichtung für Übertragung der rotatorischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- und Abtriebsachse - Google Patents

Vorrichtung für Übertragung der rotatorischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- und Abtriebsachse Download PDF

Info

Publication number
DE102016007934A1
DE102016007934A1 DE102016007934.7A DE102016007934A DE102016007934A1 DE 102016007934 A1 DE102016007934 A1 DE 102016007934A1 DE 102016007934 A DE102016007934 A DE 102016007934A DE 102016007934 A1 DE102016007934 A1 DE 102016007934A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
traction means
drive
transmission
power
eccentric shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102016007934.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Anmelder Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102016007934.7A priority Critical patent/DE102016007934A1/de
Publication of DE102016007934A1 publication Critical patent/DE102016007934A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H21/00Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/12Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for conveying rotary motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D15/00Transmission of mechanical power
    • F03D15/10Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H21/00Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/16Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H21/18Crank gearings; Eccentric gearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine aus technischer und aus Kostensicht effiziente/effektive Übertragung der rotatorischen mechanischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- zu Abtriebsachse. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Übertragung von hohen Leistungen im multi-MW-Bereich. Bei der Kraftübertragung von hohen rotatorischen mechanischen Leistungen für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- zu Abtriebsachse, bieten die einschlägigen technischen Lösungen aus dem Stand der Technik keine zufriedenstellende technisch-wirtschaftliche Effizienz, weil diese schlechte Wirkungsgrade und/oder einen aufwändigen/schweren Aufbau aufweisen und/oder zu viel Bauraum erfordern und/oder in der Betriebsführung zu kompliziert sind und/oder mit aufwändiger Montage, Reparatur und Wartung verbunden sind. Die Kraftübertragung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt vermittels antriebs- sowie abtriebsseitig angeordneten drehbar gelagerten Exzenterwellen, an deren exzentrisch angebrachten Zapfen drehbar gelagerte Zugmittel angebracht sind, wodurch die rotatorische Bewegung (Exzenterwelle) in translatorische Bewegung (Zugmittel) und wieder umgekehrt in die rotatorische Bewegung (zweite Exzenterwelle) umgewandelt wird. Die Vorrichtung kann insbesondere Bei Windkraftanlagen sinnvoll eingesetzt werden. Alternativ könnte diese bspw. in der Meerestechnik zum Einsatz kommen, um die mechanische Leistung von der Meeresoberfläche zum Meeresboden zu übertragen.

Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine aus technischer und aus Kostensicht effiziente/effektive Übertragung der rotatorischen mechanischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- zu Abtriebsachse. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Übertragung von hohen Leistungen, die mehrere Megawatt (auch mehr als 10 MW) bzw. mehrere Hundert Kilowatt betragen.
  • Stand der Technik:
  • Der aktuelle Stand der Technik zeigt zahlreiche Möglichkeiten für die Übertragung der rotatorischen mechanischen Leistung auf. Für eine effiziente/effektive Übertragung der rotatorischen mechanischen Leistung von Produktionsort zu Abnahmeort über sehr lange Strecken offenbart der Stand der Technik jedoch nur einige wenige Lösungen für diese Art der Leistungsübertragung. Diese Lösungen sind wiederum für die aus technischer Sicht und aus Kostensicht effiziente/effektive Übertragung der rotatorischen mechanischen Leistung von Produktionsort zu Abnahmeort über sehr lange Strecken kaum geeignet.
  • Eine Möglichkeit für die Leistungsübertragung über sehr lange Strecken stellen Zugmittelgetriebe mit unterschiedlichen Arten der Zugmittel dar. Zugmittelgetriebe übertragen rotatorische mechanische Leistung über bestimmte Streckenlängen, wobei die Zugmittel Endlosschleifen sind, die Seil- bzw. Treibscheiben umschlingen. Die Verwendung von Zugmittelgetrieben für eine effiziente/effektive Kraftübertragung über sehr lange Streckenlängen ist bis jetzt nicht möglich, wie im Folgenden erläutert wird.
  • Zugmittelgetriebe lassen sich nach der Art der Kraftübertragung in kraft- und in formschlüssige Zugmittelgetriebe einteilen.
  • Bei kraftschlüssigen Zugmittelgetrieben, wie bspw. Flachriemengetriebe, Keilriemengetriebe oder umlaufender Seilantrieb ist nachteilhaft, dass in Zugmitteln eine Vorspannung erzeugt werden muss, die aus physikalischen Gründen für die Kraftübertragung erforderlich ist. Die Vorspannung erhöht Zuglasten in den Zugmitteln, was die Ermüdung der Zugmittel beschleunigt und somit die Lebensdauer der Zugmittel reduziert. Zudem wirken in Zugmitteln Biegebeanspruchungen beim Umlauf über die Treib- und Seilscheiben, die die Ermüdung erheblich beschleunigen [Feyrer, K., Wehking, K.-H.: Drahtseile: Bemessung, Betrieb, Sicherheit, 3rd ed. Berlin: Springer Berlin, 2014]. Um der schlechten Lebensdauer der Zugmittel entgegen zu wirken, könnte der Materialeinsatz gesteigert werden. Das führt jedoch automatisch zu einer schlechteren Effizienz des Materialeinsatzes. Mehr Materialeinsatz bedeutet wiederum, dass der erforderliche Bauraum für Zugmittel größer wird.
  • Ferner ist bei kraftschlüssigen Zugmittelgetrieben nachteilig, dass diese bei sich ändernder Leistung in der Höhe der Vorspannkraft geregelt werden müssen, wenn diese in der Nähe des besten Wirkungsgrades betrieben werden müssen, wobei die Regelung sowie die Erzeugung der Vorspannkraft bei sehr hohen zu übertragenden mechanischen Leistungen aufwändig ist, weil viele/mehrere Endlosschleifen auf einer gemeinsamen Welle angebracht werden und die einzelnen Längen sowie das Dehnungsverhalten der einzelnen Endlosschleifen aus statistischen Gründen sowie wegen den großen Längen unterschiedlich ist. Müssen aufgrund von sehr hohen zu übertragenden mechanischen Leistungen mehrere/viele Endlosschleifen zum Einsatz kommen, dann müsste jede einzelne Endlosschleife in der Höhe der Vorspannkraft geregelt werden, was aufwändig ist und sich auf den Bauraum ungünstig auswirkt.
  • Nachteilig bei kraftschlüssigen Zugmitteln ist ferner, dass aufgrund der Erzeugung der Endverbindungen an Endlosschleifen, die Festigkeit der Zugmittel sich erheblich reduziert. Die Erzeugung der Endverbindung verursacht, dass der Querschnitt der Zugmittel an der Verbindungsstelle von dem Querschnitt der übrigen Länge des Zugmittels sich unterscheidet, sodass bei Eintritt der Endverbindung in den Seil- bzw. Treibscheibeneinlauf, Zusatzkräfte entstehen können, die auf die Zugmittel bzw. auf den Antrieb zusätzlich einwirken.
  • Für formschlüssige Zugmittelgetriebe kämen Kettenantriebe in Frage. Nachteilig bei diesen ist allerdings, dass diese ein auf die zu übertragende Leistung bezogenes hohes Eigengewicht aufweisen, denn jeder einzelne Querschnitt der Kettenglieder muss eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Ketten werden also sehr schwer, insbesondere bei sehr hohen zu übertragenden mechanischen Leistungen.
  • Fernen kämmen Zahnriemenantriebe für den genannten Zweck in Frage. Problematisch bei diesen ist jedoch, dass Zahnriemen für im Fall von sehr langen Strecken zu Schwingungen neigen. Grundsätzlich eignen sich Zahnriemenantriebe nur für relativ kurze Achsabstände [Schwarz, W.: Vorlesungsfolien Maschinenelemente 3, Universität Siegen, 2001], sodass diese sich nicht für den Zweck der Erfindung eignen.
  • In den Fachbüchern von Erich Hau: „Grundlagen, Technik, Einsatz von Windkraftanlagen", Springer-Verlag 2008 bzw. von Siegfried Heer: „Windkraftanlagen", Verlag Vieweg und Teuber 2009, wird berichtet, dass, bei kleinen Windkraftanlagen die Kraftübertragung zum Boden hin, durch eine vertikale Welle realisiert werden kann. Das lässt sich jedoch nur für kleine Windkraftanlagen mit begrenzten Leistungen und Nabenhöhen wirtschaftlich realisieren.
  • In [ DE 10 2011 010 476 A1 ] wird vorgeschlagen, bei Windkraftanlagen eine hydraulische Kraftübertragung zu realisieren. Weder hydraulische noch pneumatische Kraftübertragung bietet gute Wirkungsgrade. Zudem müssen jeweils zwei Antriebe für die Kraftumwandlung eingesetzt werden, die aufgrund der hohen Leistung und der zweifachen Kraftumwandlung schwer und teuer sind.
  • In [ DE 10 2011 106 145 B3 ] wird vorgeschlagen, bei Windkraftanlagen eine Kraftübertragung vermittels eines Schubkurbelgetriebes zu realisieren. Eine solche Vorrichtung hat jedoch zum Nachteil, dass bei dieser Vorrichtung relativ hohe Reibungskraftverluste entstehen. Die Reibung wirkt doppelt: bei der Kraftübertragung auf der Antriebsseite sowie bei der Kraftübertragung auf der Abtriebsseite. Zudem verschlechtert sich die Bilanz der Kraftverluste dadurch, dass die Reibung nicht nur auf der Kraft übertragender Trumseite wirkt, sondern auch auf der Trumseite, auf der keine Kraftübertragung stattfindet.
  • Ferner ist das Schubkurbelgetriebe gegenüber der vorliegenden Erfindung dadurch nachteilig, dass dieses wesentlich mehr Bauteile und Materialeinsatz erforderlich macht. Auch ist die Verschleißwirkung, die in der Führung stattfindet, ungünstig.
  • Aufgabe der Erfindung:
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Übertragung der rotatorischen mechanischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- zu Abtriebsachse, mit niedrigen Verlusten und minimalem Materialeinsatz zu realisieren.
  • Der Schwerpunkt der erfindungsmäßigen Aufgabenstellung liegt in der vertikalen Kraftübertragung, wobei auch eine horizontale Kraftübertragung bzw. eine Kraftübertragung in einem bestimmten Neigungswinkel möglich ist.
  • Bei einem Einsatz der Vorrichtung auf vertikal angeordneten tragenden Strukturen, wie bspw. auf dem Turm einer Windkraftanlage oder auf einem (Förder)Turm, soll erreicht werden, dass die Tragende Struktur bzw. der Turm weitgehend entlastet wird, indem der gesamte Antriebsstrang und die erforderlichen elektrischen Komponenten, wie Frequenzumrichter etc., nach unten verlegt werden, wobei die Effektivität/Effizienz der Kraftübertragung wesentlich besser sein soll, als bei bereits bekannten Konzepten aus dem aktuellen Stand der Technik. Bei Maschinen und Anlagen, die mehrere Megawatt bzw. mehrere Hundert Kilowatt Leistung von oben nach unten übertragen müssen, führt der oben angeordnete schwere Antriebsstrang dazu, dass die Turmbelastung mit steigender zu übertragender Leistung überproportional zunimmt.
  • Neben der Entlastung der tragenden Struktur durch Verlegung der Antriebe (z. B. Motor, Generator, Getriebe) und der elektrischen Komponenten nach unten, soll erreicht werden, dass die am Boden angeordneten Komponenten nicht mehr in (oft teurer) Leichtbauweise eingesetzt werden brauchen, was bspw. bei Windkraftanlagen mit hohen Leistungen praktiziert wird, sondern genügen im Fall von unten angebrachtem Antriebsstrang einfache kostengünstige Generatoren bzw. Generator-Getriebe Einheiten, die nicht in Leichtbauweise hergestellt werden müssen.
  • Dadurch, dass der Antriebsstrang sich unten befindet, soll sich Montage-, Reparatur- und Wartungsaufwand reduzieren. Das ist bei besonders hohen tragenden Strukturen und hohen Eigengewichten (z. B. bei Windkraftanlagen der multi MW Leistungsklasse) der Antriebskomponenten besonders relevant.
  • Die positiven Auswirkungen auf den Turm, auf den Antriebsstrang, auf den Montage-, Wartungs- und Reparaturaufwand sollen dafür verwendet werden, die Wirtschaftlichkeit der einschlägigen Maschinen bzw. Anlagen zu erhöhen und/oder deren Leistung wirtschaftlich zu steigern.
  • Bei einem Einsatz der Vorrichtung für Anwendungen, bei denen die Kraftübertagung ohne vertikal angeordnetem Turm oder an schwer zugänglichen Einsatzorten stattfindet, wie bspw. Kraftübertragung von Meeresoberfläche in große Seetiefen bzw. Kraftübertragung in den Bergen oder bei unterirdischen Anwendungen, soll erreicht werden, dass die Kraftübertragung an sehr weit entfernte Bestimmungsorte, an denen die konventionelle Technik nicht bzw. nicht wirtschaftlich realisiert werden kann, mit vertretbarem Aufwand ermöglicht wird.
  • Bspw. soll bei sehr großen Meerestiefen ermöglicht werden, dass die mechanische Leistung am Meeresboden zur Verfügung gestellt wird, ohne die gesamten elektrischen Komponenten am Meeresboden anbringen zu müssen. Insbesondere bei sehr großen Meerestiefen (z. B. mehrere Hundert Meter oder mehr als ein Kilometer) ist es kaum möglich/sinnvoll, einen elektrischen Antrieb am Meeresboden anzubringen, der ein Getriebe oder eine Arbeitsmaschine antreibt. Dazu müsste einerseits der Elektromotor in einem Behälter dicht abgeschlossen werden. Andererseits müsste die Antriebswelle, die den Elektromotor mit einem Getriebe oder mit einer Arbeitsmaschine (z. B. mit einem Bohrwerk) verbindet, abgedichtet werden. Beide Maßnahmen sind aufgrund von großer Meerestiefe und darin herrschenden hohen Drücken nur sehr aufwändig zu realisieren. Zudem ist der Wartungs- Reparatur- und Betriebsaufwand für den Betrieb des elektrischen Antriebes bei großen Tiefen unter Wasser als hoch einzustufen.
  • Im Fall der Kraftübertragung bei unterirdischen Anwendungen als weitere Einsatzmöglichkeit, soll ermöglicht werden, dass die mechanische Leistung unterirdisch an Orten, wo kein Platz für den elektrischen Antrieb vorhanden ist, mit vertretbarem Kostenaufwand bereitgestellt wird, oder dessen Betrieb und/oder Installation kostenaufwändig ist, oder der Betrieb des elektrischen Antriebes untersagt ist (z. B. Vorschriften für explosionsgeschützte Umgebungen). Der Betrieb eines Elektromotors auf der Erdoberfläche ermöglicht, dass die Bereitstellung in den oben genannten Fällen überhaupt erst möglich wird. Die Effizienz der Vorrichtung gegenüber anderen Lösungen für die Kraftübertragung für sehr große Achsabstände soll ferner die Kosten für die Leistungsübertrag an Bestimmungsorte in Grenzen halten.
  • Die Aufgabe wird durch ein Rotation-Translation-Rotation Getriebe (im Folgenden als RTR Getriebe bezeichnet) gelöst, bei dem an eine Exzenterwelle Zugmittel, wie Seile oder Zugstangen angeschlossen werden. (Druckstangen eignen sich für diese Art der Kraftübertragung nicht, weil diese aufgrund von sehr großen Längen sehr große Knicklasten und dadurch sehr große Querschnitte aufweisen würden, was folglich zu einem sehr hohen Materialeinsatz führen würde).
  • Die Kraftübertragung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt vermittels antriebs- sowie abtriebsseitig angeordneten Exzenterwellen, an deren exzentrisch angebrachten Zapfen drehbar gelagerte Zugmittel angebracht sind, wodurch die rotatorische Bewegung (Exzenterwelle) in translatorische Bewegung (Zugmittel) und wieder umgekehrt in die rotatorische Bewegung (zweite Exzenterwelle) umgewandelt wird. Die Exzenterwellen sind jeweils drehbar gelagert (analog zu einer Kurbelwelle). Durch die Hebelarmwirkung der Zugmittel wird das Drehmoment in Zugkraft umgewandelt, sodass die Zugmittel im Gegensatz zu der Exzenterwelle eine translatorische Bewegung ausüben. An der zweiten Exzenterwelle erfolgt die umgekehrte Umwandlung von der translatorischen in die rotatorische Bewegung. Da Zugmittel nur auf einer Hälfte der Kreisbewegung Kraft aufnehmen können, wirkt die Zugkraft nur auf einer Kreishälfte (Lasttrumseite). Auf der zweiten Kreishälfte (Leertrumseite) wirkt in den Zugmitteln nur die Vorspannkraft.
  • Jedes angeschlossene Zugmittel führt eine Drehung um die Drehachse der Exzenterwelle und gleichzeitig eine translatorische Bewegung aus. Dadurch wird die rotatorische Bewegung in die translatorische Bewegung und von der translatorischen Bewegung wieder in die rotatorische Bewegung umgewandelt.
  • Zugmittel können sowohl einzelne Zugmittel sein, als auch Zugmittelpakete, bei denen mehrere Zugmittel in einem Paket zusammengefasst werden und allesamt als Paket an einen einzelnen Zapfen angebracht werden.
  • Aufgrund der Querbeschleunigungen der Zugmittel bzw. der Zugmittelpakete, die auf das System einwirken, ist eine Anordnung von Zugmittelpaaren bzw. von Zugmittelpaketpaaren vorgesehen, die um 180° um die Drehachse der Exzenterwelle versetzt angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Querbeschleunigungen der Zugmittel entgegengesetzt wirken und sich dadurch insgesamt aufheben.
  • Ferner wird vorgesehen, dass vorzugsweise mehr als ein Zugmittelpaar bzw. Zugmittelpaketpaar an der Exzenterwelle, vorzugsweise symmetrisch, angeordnet werden. Die Symmetrie dient einer gleichmäßigen Belastung bzw. Kraftübertragung. Zum Beispiel ergibt sich bei zwei Paaren eine symmetrische Anordnung, wenn vier Exzenter bzw. vier Zugmittel(-Paare) jeweils um 90° zueinander versetzt angebracht werden. Beim Einsatz von drei Paaren ergibt sich eine symmetrische Anordnung, wenn sechs Exzenter bzw. sechs Zugmittel(-Paare) jeweils um 60° zueinander versetzt angebracht werden. Dadurch, dass mehr als ein Paar eingesetzt wird, wird erreicht, dass die Kräfte in den Zugmitteln nicht zu hoch werden. Wäre nur ein Zugmittelpaar an der Exzenterwelle angeordnet, dann würden die Kräfte der Zugmittel, die sich auf der Lasttrumseite befinden, sehr hohe Spitzenwerte erreichen, weil in der obersten sowie in der untersten Stellung, der Hebelarm der Zugmittelkräfte minimal wird bzw. verschwindet, sodass die für die Momenten-/Kraftübertragung erforderliche Zugmittelkräfte bei massenloser Systembetrachtung gegen Unendlich gehen, bzw. bei rotatorisch gespeicherter Energie sehr hohe Spitzenwerte erreichen. Eine symmetrische Anordnung von zwei oder mehr Zapfen – im Vergleich zur Kraftüberragung durch ein Zapfenpaar – bewirkt, dass die in Zugmitteln aufgrund von abnehmendem Hebelarm steigenden Zugkräfte durch gleichzeitig steigende Momentenwirkung (Zunahme des Hebelarmes) eines nächst wirkendem Zugmittel kompensiert wird.
  • Die Zugmittel sollten auf der Leertrumseite nicht vollständig entspannt bzw. nicht schlaff werden. Andernfalls könnten in den Zugmitteln Schläge und/oder Schwingungen entstehen, die schädliche Wirkungen auf das System verursachen können. Als Maßnahme gegen solche mögliche schädliche Wirkungen, sollen Zugmittel vorgespannt werden.
  • Die Vorspannung soll zudem kontrolliert werden. Dazu sollen ggf. auch automatische Mess- und Vorschubvorrichtung(-en) zum Einsatz kommen, die die aktuelle Vorspannung erfassen und falls nötig, automatisch einstellen.
  • Bei Anwendungen, bei denen eine der beiden Exzenterwellen (entweder auf der Antriebs- oder auf der Abtriebsseite) um eine zu der Drehachse der Exzenterwelle senkrecht angeordneten Drehachse (= Vertikalachse) gedreht werden muss (z. B. bei Windkraftanlagen), erfolgt eine synchrone Drehung der beiden Exzenterwellen (auf Antriebs- sowie auf Abtriebsseite) vermittels angetriebener Drehlager. Falls nur relativ kleine Winkeldrehungen erforderlich sind, kann alternativ zur Synchrondrehung, die oben erläuterte Regelung der Seilvorspannkraft verwendet werden, um die Dehnung der Zugmittel aufgrund der Drehung von nur einer der Exzenterwellen ausgleichen zu können.
  • Folgende Vorteile besitzt diese Vorrichtung gegenüber dem aktuellen Stand der Technik hinsichtlich der Übertragung der rotatorischen mechanischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- zu Abtriebsachse:
    • • Erheblich besserer mechanischer Wirkungsgrad für die Kraftübertragung
    • • Erheblich niedrigere Kosten für den mechanischen Aufbau (weniger Bauteile, weniger Bauraum, leichtere Montage/Wartung/Reparatur)
    • • Niedrigere Betriebskosten
    • • Wesentlich/erheblich verbesserte Lebensdauer der Zugmittel (ausschließlich Zugbelastung)
  • Ausführungsbeispiel
  • Die 1 zeigt beispielhaft eine Ausführung der Exzenterwelle 10. Diese dreht sich um die eigene Drehachse A und ist vermittels Wellenlagern 50 in den Wellenabschnitten 40 drehbar gelagert. Die Wellenlager 50 können Wälz- oder Gleitlager sein. An der Exzenterwelle sind Exzenterwellenwangenpaare 20 angebracht, bestehend aus einzelnen Exzenterwellenwangen 20a und 20b. Zwischen den Exzenterwellenwangen 20a und 20b sind Zapfen 30 zu der Achse A exzentrisch angebracht.
  • Die 2 zeigt beispielhaft eine Ausführung des RTR Getriebes in vertikaler Ausführung. An die Zapfen 30 der Exzenterwelle werden Zugmittel(pakete) 80 angebracht. Die Zugmittel(pakete) 80 wandeln das Drehmoment in die Zugkraft (oben, Antrieb) und anschließend wieder umgekehrt von der Zugkraft in das Drehmoment (unten, Abtrieb) um. An die Zapfen 30 werden die Zugmittel(pakete) 80 vermittels oberen Zugmittelbefestigungselementen 70a bzw. vermittels unteren Zugmittelbefestigungselementen 70b angeschlossen. Die Zugmittelbefestigungselemente 70a bzw. 70b sind mit den Zapfen 30 vermittels Drehlagern 60 verbunden. Drehlager 60 können Wälzlager oder Gleitlager sein.
  • Damit die Zugmittel vorgespannt werden können, sind zwischen den Zugmittel(paketen) 80 und den Zugmittelbefestigungselementen 70b, Spannschlösser 90 angebracht. Die Vorspannkraft in den Zugmittel(paketen) 80 wird vermittels einer Vorrichtung für automatische Einstellung der Zugmittelvorspannkraft 100 erzeugt. Diese Vorrichtung 100 sorgt dafür, dass in allen Zugmitteln gleich hohe Vorspannkräfte wirken. Das Anbringen der Spannschlösser 90 sowie der Zugmittelvorspannvorrichtung 100 ist ebenso an den oberen Zugmittelbefestigungselementen 70a möglich, jedoch ist es aus der Sicht der Montage-, der Reparatur- und der Wartungsfreundlichkeit sinnvoller, die Elemente 90 und 100 in Bodennähe anzubringen.
  • Damit die Stromversorgung der Zugmittelvorspannvorrichtung 100 gelingt, erfolgt die Stromversorgung der Zugmittelvorspannvorrichtung 100 vermittels eines Schleifringes 110 sowie eines weiteren Schleifringes, dessen eine Hälfte an die Zugmittelbefestigungselemente 70b und die andere Hälfte an die Exzenterwellenwange 20a und/oder 20b angebracht ist. Im Fall von hydraulischer bzw. pneumatischer Zugmittelvorspannvorrichtung 100, werden anstelle der Schleifringe, hydraulische bzw. pneumatische Drehdurchführungen angebracht.
  • Die Drehmomenteinleitung bzw. -Ausleitung erfolgt vermittels der Anschlüsse 15 (z. B. Flansche oder Kupplungen). Beispielsweise kann an die obere Exzenterwelle der Rotor einer Windkraftanlage bzw. ein Motor angeschlossen werden. An die untere Exzenterwelle kann beispielsweise ein Generator zur Stromerzeugung bzw. ein Verbraucher angeschlossen werden (eine Arbeitsmaschine).
  • Bezugszeichenliste
  • A
    Drehachse der Exzenterwelle
    10
    Exzenterwelle
    15
    Anschluss für Momentübertragung (Kupplung/Kupplungsflansch)
    20
    Exzenterwellenwangenpaar
    20a
    Exzenterwellenwange
    20b
    Exzenterwellenwange
    30
    Zapfen
    40
    Wellenabschnitte
    50
    Wellenlager
    60
    Drehlager/Wälzlager, ggf. mit im Lagergehäuse integriertem Schleifring
    70a
    Oberes Zugmittelbefestigungselement
    70b
    Unteres Zugmittelbefestigungselement
    80
    Zugmittel(pakete)
    90
    Spannschloss für Zugmittel
    100
    Vorrichtung für eine automatische Einstellung der Zugmittelvorspannkraft
    110
    Schleifring
  • Zitierte Nichtpatentliteratur
    • Erich Hau: „Grundlagen, Technik, Einsatz von Windkraftanlagen", Springer-Verlag 2008
    • Siegfried Heier: „Windkraftanlagen", Verlag Vieweg und Teuber 2009
    • Feyrer, K., Wehking, K.-H.: „Drahtseile: Bemessung, Betrieb, Sicherheit" 3rd ed. Berlin: Springer Berlin, 2014
    • Schwarz, W.: Vorlesungsfolien Maschinenelemente 3, Universität Siegen, 2001
  • Zitierte Patentliteratur
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011010476 A1 [0011]
    • DE 102011106145 B3 [0012]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Feyrer, K., Wehking, K.-H.: Drahtseile: Bemessung, Betrieb, Sicherheit, 3rd ed. Berlin: Springer Berlin, 2014 [0005]
    • Schwarz, W.: Vorlesungsfolien Maschinenelemente 3, Universität Siegen, 2001 [0009]
    • Erich Hau: „Grundlagen, Technik, Einsatz von Windkraftanlagen”, Springer-Verlag 2008 [0010]
    • Siegfried Heer: „Windkraftanlagen”, Verlag Vieweg und Teuber 2009 [0010]

Claims (5)

  1. Vorrichtung für Übertragung der rotatorischen mechanischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- und Abtriebsseite, dadurch gekennzeichnet, dass die rotatorische mechanische Leistung vermittels an einer Exzenterwelle exzentrisch angeordneten und an drehbaren Lagern angebrachten Zugmitteln, wie Seile oder Zugstangen, zunächst an der angetriebenen Exzenterwelle in translatorische und anschließend an einer Abtriebs-seitigen Exzenterwelle nach dem gleichen Prinzip wieder in rotatorische Bewegung umgewandelt wird, wobei die drehbaren Lager an exzentrisch angeordnete Zapfen der Exzenterwelle angebracht sind und die Zapfen wiederum zwischen Exzenterwellenwangenpaaren angebracht werden.
  2. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmittel bzw. die Zapfen als um 180° zueinander versetzte Paare angebracht werden.
  3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Zugmittelpaar für die Leistungsübertragung eingesetzt wird und die Zugmittelpaare auf dem Umfang symmetrisch angeordnet werden.
  4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Zugmittel über eine Spannvorrichtung manuell oder automatisch vorgespannt werden.
  5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung für eine automatische Vorspannvorrichtung für die Vorspannung der Zugmittel, vermittels Schleifringen und/oder anderen Drehdurchführungen (z. B. hydraulische oder pneumatische Drehdurchführungen) erfolgt.
DE102016007934.7A 2016-06-28 2016-06-28 Vorrichtung für Übertragung der rotatorischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- und Abtriebsachse Ceased DE102016007934A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016007934.7A DE102016007934A1 (de) 2016-06-28 2016-06-28 Vorrichtung für Übertragung der rotatorischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- und Abtriebsachse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016007934.7A DE102016007934A1 (de) 2016-06-28 2016-06-28 Vorrichtung für Übertragung der rotatorischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- und Abtriebsachse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016007934A1 true DE102016007934A1 (de) 2017-12-28

Family

ID=60579634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016007934.7A Ceased DE102016007934A1 (de) 2016-06-28 2016-06-28 Vorrichtung für Übertragung der rotatorischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- und Abtriebsachse

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016007934A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2021263900B2 (en) * 2020-05-01 2023-09-28 William TOLLI Wind turbine drive train

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US817604A (en) * 1905-01-11 1906-04-10 Robert Williams Power-transmission system.
US2280106A (en) * 1940-12-24 1942-04-21 Sturgess Inc Cable tension controller
GB600779A (en) * 1945-06-07 1948-04-19 Vicente Almandos Almonacid Improvements in propulsion systems for aircraft
DE1129058B (de) * 1956-01-30 1962-05-03 Pacific Scientific Co Selbstsperrende Spannungsausgleichvorrichtung fuer zwei Steuerseile, insbesondere fuer Flugzeuge
US3141352A (en) * 1961-05-22 1964-07-21 North American Aviation Inc Self-regulating tension means
WO2009123551A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 Hm Power Ab A torque-transmitting arrangement
US20110018269A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 George Moser Wind turbine
DE102011010476A1 (de) 2010-09-06 2012-06-14 Berkay Bayer Windkraftanlage mit hydraulischer Kraftübertragung
DE102011106145B3 (de) 2011-06-30 2012-07-05 Stephan Arens Verfahren zur Drehmoment- und Energieübertragung durch Schubkurbelgetriebe für horizontale Windkraftanlagen
US20150042098A1 (en) * 2013-08-06 2015-02-12 Kuo-Shen LIU HAWT Having Low-position Nacelle Upwardly Linked to a Rotor through a Crank System
DE102015219014A1 (de) * 2015-08-24 2017-03-02 Peter Lutz Windkraftanlage

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US817604A (en) * 1905-01-11 1906-04-10 Robert Williams Power-transmission system.
US2280106A (en) * 1940-12-24 1942-04-21 Sturgess Inc Cable tension controller
GB600779A (en) * 1945-06-07 1948-04-19 Vicente Almandos Almonacid Improvements in propulsion systems for aircraft
DE1129058B (de) * 1956-01-30 1962-05-03 Pacific Scientific Co Selbstsperrende Spannungsausgleichvorrichtung fuer zwei Steuerseile, insbesondere fuer Flugzeuge
US3141352A (en) * 1961-05-22 1964-07-21 North American Aviation Inc Self-regulating tension means
WO2009123551A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 Hm Power Ab A torque-transmitting arrangement
US20110018269A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 George Moser Wind turbine
DE102011010476A1 (de) 2010-09-06 2012-06-14 Berkay Bayer Windkraftanlage mit hydraulischer Kraftübertragung
DE102011106145B3 (de) 2011-06-30 2012-07-05 Stephan Arens Verfahren zur Drehmoment- und Energieübertragung durch Schubkurbelgetriebe für horizontale Windkraftanlagen
US20150042098A1 (en) * 2013-08-06 2015-02-12 Kuo-Shen LIU HAWT Having Low-position Nacelle Upwardly Linked to a Rotor through a Crank System
DE102015219014A1 (de) * 2015-08-24 2017-03-02 Peter Lutz Windkraftanlage

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Erich Hau: „Grundlagen, Technik, Einsatz von Windkraftanlagen", Springer-Verlag 2008
Feyrer, K., Wehking, K.-H.: „Drahtseile: Bemessung, Betrieb, Sicherheit" 3rd ed. Berlin: Springer Berlin, 2014
Feyrer, K., Wehking, K.-H.: Drahtseile: Bemessung, Betrieb, Sicherheit, 3rd ed. Berlin: Springer Berlin, 2014
Schwarz, W.: Vorlesungsfolien Maschinenelemente 3, Universität Siegen, 2001
Siegfried Heer: „Windkraftanlagen", Verlag Vieweg und Teuber 2009
Siegfried Heier: „Windkraftanlagen", Verlag Vieweg und Teuber 2009

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2021263900B2 (en) * 2020-05-01 2023-09-28 William TOLLI Wind turbine drive train

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008024829B4 (de) Windkraftanlage
EP1045140B1 (de) Getriebe für eine Windkraftanlage
EP2710259B1 (de) Windkraftgetriebe
DE102007047317A1 (de) Entkopplung der Antriebswelle von der Abtriebswelle durch ein zweistufiges Getriebe bei einer Windkraftanlage
EP1619386A2 (de) Windkraftgetriebe für eine Windkraftanlage höherer Leistung
DE102007010561A1 (de) Windkraftanlage mit zusätzlicher endseitiger Flügellagerung
WO2018158180A1 (de) Verstelleinheit für eine azimutverstellung und/oder für eine pitchverstellung einer windenergieanlage und verfahren
EP1243791A2 (de) Drehmomentübertragungsvorrichtung für eine Windkraftanlage
WO2013167652A1 (de) Windenergieanlage mit horizontaler rotorwelle und mit drehbaren turm
DE202011108484U1 (de) Windenergieanlage mit horizontaler Rotorachse und mit unten liegendem Antrieb
DE102016007934A1 (de) Vorrichtung für Übertragung der rotatorischen Leistung für sehr große Achsabstände zwischen Antriebs- und Abtriebsachse
DE102015219014A1 (de) Windkraftanlage
DE102011106145B3 (de) Verfahren zur Drehmoment- und Energieübertragung durch Schubkurbelgetriebe für horizontale Windkraftanlagen
DE102016206888A1 (de) Windkraftanlage zur Bereitstellung elektrischer Leistung
DE102019008854B3 (de) Antriebssystem für Binnenwindanlagen großer Höhen und Leistungen
EP4249773A1 (de) Triebstrangsanordnung mit zugmittelbasierter zug-momentabstützung sowie zugmittelbasiertes abstützverfahren für triebstränge und verwendung
DE102008053012A1 (de) Wind- oder Strömungskraftanlage (WSKA) mit mehrfach angetriebener Stromproduktion
DE102016210446A1 (de) Energiespeicher für eine Windkraftanlage
AT510848B1 (de) Energiegewinnungsanlage
DE102008019724A1 (de) Generatorenanordnung
DE112014003094B4 (de) Treibtrommeltrieb
WO2018134413A1 (de) Windkraftanlage
DE9207420U1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch Benutzung der Schwerkraft
DE102013202044A1 (de) Verfahren zum Schutz vor Transportschäden bei Getrieben
AT511862B1 (de) Energiegewinnungsanlage, insbesondere windkraftanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final