DE102016206502A1 - Braking device for a drive train of a wind turbine and drive train of the wind turbine - Google Patents
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Abstract
Eine Bremsvorrichtung für einen Triebstrang einer Windkraftanlage mit wenigstens einer Bremsscheibe, die zwei Bremsscheibenflächen aufweist, sowie mit einer druckmittelbetätigten Scheibenbremse, die wenigstens zwei gegenläufig zueinander linearbewegliche und druckmittelbeaufschlagbare Bremskolben aufweist, die mit jeweils einer Bremsscheibenfläche zusammenwirken, ist bekannt. Erfindungsgemäß sind die wenigstens zwei Bremskolben axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen angeordnet, die einander axial zugewandt sind, und die beiden Bremskolben sind axial voneinander weg druckmittelbeaufschlagbar.A braking device for a drive train of a wind turbine with at least one brake disc having two brake disc surfaces, as well as with a pressure-medium-operated disc brake having at least two mutually linearly movable and druckmittelbeaufschlagbare brake piston, which cooperate with a respective brake disc surface is known. According to the invention, the at least two brake pistons are arranged axially between the two brake disc surfaces, which face each other axially, and the two brake pistons are axially movable away from each other.
Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für einen Triebstrang einer Windkraftanlage mit wenigstens einer Bremsscheibe, die zwei Bremsscheibenflächen aufweist, sowie mit einer druckmittelbetätigten Scheibenbremse, die wenigstens zwei gegenläufig zueinander linearbewegliche und druckmittelbeaufschlagbare Bremskolben aufweist, die mit jeweils einer Bremsscheibenfläche zusammenwirken. The invention relates to a brake device for a drive train of a wind turbine with at least one brake disc having two brake disc surfaces, as well as with a pressure medium-operated disc brake having at least two mutually linearly movable and druckmittelbeaufschlagbare brake piston, which cooperate with a respective brake disc surface.
Die Erfindung betrifft zudem einen Triebstrang einer Windkraftanlage zwischen einem Windkraftrotor und einem elektrischen Generator, mit einem zwischen dem Windkraftrotor und dem elektrischen Generator angeordneten Getriebe. The invention also relates to a drive train of a wind power plant between a wind power rotor and an electric generator, with a transmission arranged between the wind power rotor and the electric generator.
Eine Windkraftanlage mit einem Windkraftrotor, der über einen Triebstrang mit einem elektrischen Generator verbunden ist, ist allgemein bekannt. In dem Triebstrang ist ein Getriebe integriert, um Drehungen des Windkraftrotors auf eine notwendige Drehzahl einer Generatordrehachse umzusetzen, die eine entsprechende Stromerzeugung ermöglicht. Um den Triebstrang bei Bedarf abbremsen oder stillsetzen zu können, ist dem Triebstrang eine Bremsvorrichtung zugeordnet, die eine mit dem Triebstrang drehfeste Bremsscheibe sowie eine ortsfest angeordnete, druckmittelbetätigte Scheibenbremse umfasst. Die Scheibenbremse weist ein mehrteiliges Bremsengehäuse auf, das einen Außenrand der Bremsscheibe maulartig umgreift. In entsprechenden, als Bremssattel dienenden Gehäuseabschnitten des Bremsengehäuses ist auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe jeweils ein Bremskolben linearbeweglich gelagert. Jeder der beiden Bremskolben ist jeweils einer der beiden gegenüberliegenden Bremsscheibenflächen der Bremsscheibe zugeordnet. Die beiden Bremskolben sind von gegenüberliegenden Seiten her axial zur Bremsscheibe hin druckmittelbeaufschlagbar. A wind turbine with a wind power rotor, which is connected via a drive train with an electric generator, is well known. In the drive train, a transmission is integrated to convert rotations of the wind power rotor to a necessary speed of a generator rotation axis, which allows a corresponding power generation. In order to decelerate or shut down the drive train when needed, the drive train is associated with a braking device comprising a rotatably fixed to the drive train brake disc and a stationary, fluid-actuated disc brake. The disc brake has a multi-part brake housing which surrounds an outer edge of the brake disc like a mouth. In corresponding, serving as a brake caliper housing portions of the brake housing a brake piston is mounted linearly movable on opposite sides of the brake disc. Each of the two brake pistons is assigned to one of the two opposing brake disc surfaces of the brake disc. The two brake pistons can be pressurized from opposite sides axially towards the brake disk.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsvorrichtung und einen Triebstrang der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind. The object of the invention is to provide a braking device and a drive train of the type mentioned, which are improved over the prior art.
Diese Aufgabe wird für die Bremsvorrichtung dadurch gelöst, dass die wenigstens zwei Bremskolben axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen angeordnet sind, die einander axial zugewandt sind, und dass die beiden Bremskolben axial voneinander weg druckmittelbeaufschlagbar sind. Dadurch ergibt sich radial zu einer Drehachse des Triebstrangs und der Bremsscheibe eine Bauraumreduzierung, da die Bremskolben axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen angeordnet sind. Durch die axiale Beabstandung der Bremsscheibenflächen voneinander ergibt sich bei einem Bremsvorgang eine reduzierte Aufheizung der Bremsscheibenflächen. Durch die voneinander weg wirkende Druckmittelbeaufschlagung der beiden Bremskolben ist es möglich, eine entsprechende Druckmittelbeaufschlagung axial zwischen den beiden Bremskolben vorzusehen. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Teilereduzierung für die Bremsvorrichtung, wodurch der Herstellungsaufwand und der Montageaufwand reduziert werden. Die Anordnung der beiden Bremskolben axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen ergibt funktional die Notwendigkeit von lediglich noch einem einzigen Bremssattel, wohingegen beim Stand der Technik zwei Bremssättel notwendig waren, die gegenüberliegenden Bremsscheibenflächen der einzelnen Bremsscheibe zugeordnet waren. This object is achieved for the braking device in that the at least two brake pistons are arranged axially between the two brake disc surfaces which face each other axially, and that the two brake pistons are axially away from each other druckmittelbeaufschlagbar. This results in a space reduction radially to a rotational axis of the drive train and the brake disc, since the brake piston are arranged axially between the two brake disc surfaces. Due to the axial spacing of the brake disc surfaces from each other results in a braking operation, a reduced heating of the brake disc surfaces. Due to the pressure medium acting on the two brake pistons acting away from one another, it is possible to provide a corresponding pressurizing medium axially between the two brake pistons. In addition, the solution according to the invention makes it possible to reduce the number of parts for the braking device, thereby reducing the production outlay and the assembly outlay. The arrangement of the two brake pistons axially between the two brake disc surfaces results in the functional necessity of only a single caliper, whereas in the prior art two calipers were necessary, the opposite brake disc surfaces of the individual brake disc were assigned.
In Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Bremsscheibenflächen an zwei zueinander axial beabstandeten Bremsscheibenringen vorgesehen, die drehfest zueinander angeordnet sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die beiden Bremsscheibenflächen an einer gemeinsamen Bremsscheibe auf gegenüberliegenden Stirnseiten vorgesehen sind, führt die axiale Beabstandung der beiden Bremsscheibenflächen und der Bremsscheibenringe dazu, dass bei einem Bremsvorgang lediglich eine Bremsscheibenfläche des jeweiligen Bremsscheibenrings aufgeheizt wird. Insgesamt ist so eine Reduzierung der Erhöhung der Temperatur der Bremsscheibenringe bei einem Bremsvorgang gegenüber einer einzelnen Bremsscheibe erreichbar. In an embodiment of the invention, the two brake disc surfaces are provided on two mutually axially spaced brake disc rings, which are arranged rotationally fixed to each other. In contrast to the prior art, in which the two brake disc surfaces are provided on a common brake disc on opposite end faces, the axial spacing of the two brake disc surfaces and the brake disc rings causes only a brake disc surface of the respective brake disc ring is heated in a braking operation. Overall, such a reduction in the increase in the temperature of the brake disk rings in a braking operation compared to a single brake disc can be achieved.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Bremsscheibenringe auf einer gemeinsamen Bremsnabe angeordnet. In vorteilhafter Weise bilden die Bremsscheibenringe und die Bremsnabe ein gemeinsames, einteiliges Bauteil nach Art einer Doppelbremsscheibe. Das gemeinsame, einteilige Bauteil ist in einfacher Weise drehfest auf einer entsprechenden Welle des Triebstrangs montierbar. In a further embodiment of the invention, the brake disk rings are arranged on a common brake hub. Advantageously, the brake disk rings and the brake hub form a common, one-piece component in the manner of a double brake disk. The common, one-piece component is rotatably mounted in a simple manner on a corresponding shaft of the drive train.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Bremskolben in einem gemeinsamen Bremsengehäuse untergebracht, das in einem axialen Zwischenraum zwischen den beiden Bremsscheibenflächen angeordnet ist. Das gemeinsame Bremsengehäuse ist vorzugsweise als einstückiger Metallgusskörper, insbesondere als Graugusskörper, ausgeführt. Relativbewegungen zwischen mehreren Gehäuseteilen, wie sie beim Stand der Technik bei einem entsprechenden Bremsengehäuse auftreten konnten, werden durch diese Ausgestaltung vermieden. In a further embodiment of the invention, the two brake pistons are housed in a common brake housing, which is arranged in an axial space between the two brake disc surfaces. The common brake housing is preferably designed as a one-piece cast metal body, in particular as cast iron body. Relative movements between several housing parts, as they could occur in the prior art in a corresponding brake housing are avoided by this design.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Bremsengehäuse einteilig gestaltet und weist wenigstens einen radial nach außen über die Bremsscheibenflächen hinausragenden Befestigungsflansch auf, der zur ortsfesten Befestigung des Bremsengehäuses vorgesehen ist. Der Befestigungsflansch ist vorzugsweise einstückig an dem Bremsengehäuse angeformt. Falls das Bremsengehäuse als Metallgusskörper ausgeführt ist, ist der wenigstens eine Befestigungsflansch einstückig an dem Metallgusskörper angeformt. In a further embodiment of the invention, the brake housing is designed in one piece and has at least one radially outwardly beyond the brake disc surfaces protruding mounting flange, which is provided for stationary attachment of the brake housing. Of the Mounting flange is preferably integrally formed on the brake housing. If the brake housing is designed as a cast metal body, the at least one mounting flange is integrally formed on the metal casting.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Bremskolben koaxial zueinander linearbeweglich gelagert, und die Bremskolben sind in einem gemeinsamen Kolbenraum des Bremsengehäuses vorgesehen. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau ermöglicht. Zudem ergibt sich eine besonders gute, axiale Kraftübertragung. In a further embodiment of the invention, the two brake pistons are mounted coaxially with each other linearly movable, and the brake pistons are provided in a common piston chamber of the brake housing. This allows a particularly simple structure. In addition, there is a particularly good, axial power transmission.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein druckmittelbeaufschlagbarer Druckraum des Kolbenraums axial zwischen den beiden Bremskolben ausgebildet. Dadurch ist eine gemeinsame und gleichzeitige Druckbeaufschlagung beider Bremskolben ermöglicht, wodurch eine synchron gegenläufige Linearbewegung der Bremskolben erzielbar ist. Durch das Vorsehen eines gemeinsamen Druckraums für beide Bremskolben ist eine Bauraumreduzierung für das Bremsengehäuse der Scheibenbremse erzielbar. In a further embodiment of the invention, a druckmittelbeaufschlagbarer pressure chamber of the piston chamber is formed axially between the two brake pistons. As a result, a common and simultaneous pressurization of both brake piston allows, whereby a synchronously opposite linear movement of the brake piston can be achieved. By providing a common pressure chamber for both brake pistons a space reduction for the brake housing of the disc brake can be achieved.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Druckraum ein Druckmittelanschluss zur Druckmittelzufuhr zugeordnet. Vorzugsweise weist der Druckraum lediglich einen einzigen Druckmittelanschluss für die Druckmittelzufuhr auf. Dies reduziert den Herstellungs- und Montageaufwand für die Scheibenbremse. In a further embodiment of the invention, the pressure chamber is associated with a pressure medium connection to the pressure medium supply. Preferably, the pressure chamber has only a single pressure medium connection for the pressure medium supply. This reduces the manufacturing and assembly costs for the disc brake.
Für den Triebstrang wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Triebstrang zwischen dem Getriebe und dem Generator eine Bremsvorrichtung mit den Merkmalen von wenigstens einem der zuvor aufgeführten Absätze zugeordnet ist. Die Anordnung der Bremsvorrichtung axial zwischen dem Getriebe und dem Generator ermöglicht eine platzsparende Unterbringung der Bremsvorrichtung. Zudem kann die Bremsvorrichtung direkt mit der Getriebeseite bzw. der Generatorseite verbunden werden. Damit ist auch ein Montageaufwand für die Montage des Triebstrangs reduziert. For the drive train, the object underlying the invention is achieved in that the drive train between the transmission and the generator is associated with a braking device with the characteristics of at least one of the paragraphs listed above. The arrangement of the braking device axially between the gearbox and the generator enables a space-saving accommodation of the braking device. In addition, the brake device can be connected directly to the transmission side or the generator side. This also reduces installation costs for the assembly of the drive train.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der einzigen Zeichnung dargestellt ist. Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the following description of a preferred embodiment of the invention, which is illustrated by the single drawing.
Die einzige Zeichnung zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Teil einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Triebstrangs mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung. The single drawing shows a schematic sectional view of part of an embodiment of a drive train according to the invention with an embodiment of a braking device according to the invention.
Ein Triebstrang einer Windkraftanlage weist ausgehend von einem Windkraftrotor eine Rotorwelle auf, die über eine Getriebeseite
In einem axialen Zwischenraum zwischen den beiden Bremsscheibenringen
Die beiden Bremskolben
Das Bremsengehäuse der Scheibenbremse
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