DE102017220542A1 - Frame for holding a plurality of gears of a wind turbine gearbox - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gestell (4) zur Aufnahme mehrerer Zahnräder (1) eines Windkraftgetriebes und zum Abschrecken der Zahnräder (1) in einem mit einem Abschreckmedium (2) gefüllten Becken (3), wobei das Gestell (4) mindestens eine erste im Wesentlichen horizontal an einem Träger (5) ausgebildete Tellerplatte (6a) zur axialen Aufnahme der Zahnräder (1) aufweist, wobei die mindestens eine erste Tellerplatte (6a) jeweils eine erste und eine zweite Stirnfläche (7a, 7b) sowie eine Vielzahl von Aussparungen (8) zur Durchführung des Abschreckmediums (2) bei einem Eintauchen des Gestells (4) in das Abschreckmedium (2) durch die mindestens eine erste Tellerplatte (6a) aufweist, wobei eine jeweilige Führungshülse (9) radial umlaufend um das jeweilige Zahnrad (1) herum und sich zumindest teilweise über eine axiale Länge des jeweiligen Zahnrades (1) an der ersten Stirnfläche (7a) der Tellerplatte (6a) angeordnet ist, um das Abschreckmedium (2) kontrolliert an einer Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades (1) zu führen. The invention relates to a frame (4) for receiving a plurality of gearwheels (1) of a wind power transmission and quenching the gears (1) in a tank (3) filled with a quenching medium (2), the frame (4) being at least a first one substantially horizontal on a support (5) formed plate plate (6a) for axially receiving the gears (1), wherein the at least one first plate plate (6a) each have a first and a second end face (7a, 7b) and a plurality of recesses (8 ) for carrying out the quenching medium (2) when the frame (4) is immersed in the quenching medium (2) by the at least one first plate plate (6a), wherein a respective guide sleeve (9) extends radially around the respective gear (1) and at least partially over an axial length of the respective gear (1) on the first end face (7a) of the plate plate (6a) is arranged to the quenching medium (2) controlled on an outer circumference surface of the respective gear (1) to lead.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gestell zur Aufnahme mehrerer Zahnräder eines Windkraftgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a frame for receiving a plurality of gears of a wind power transmission according to the preamble of
Gestelle zur Aufnahme von Zahnrädern eines Windkraftgetriebes, die zum Abschrecken der wärmebehandelten, insbesondere aufgekohlten oder einsatzgehärteten Zahnräder in einem mit einem Abschreckmedium, insbesondere Öl gefüllten Becken verwendet werden, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. In der Regel weist ein solches Gestell mehrere horizontal an einem Träger ausgebildete Tellerplatten zur axialen Aufnahme der Zahnräder auf. Jede Tellerplatte weist jeweils eine erste und eine zweite Stirnfläche auf, wobei eine Vielzahl von Aussparungen sich von der ersten bis zur zweiten Stirnfläche erstrecken, um bei einem Eintauchen des Gestells mit den Zahnrädern in das Abschreckmedium eine Durchführung des Abschreckmediums durch die Tellerplatten an den Zahnrädern entlang zu ermöglichen und dadurch die Zahnräder abzukühlen. Nachteilig daran ist, dass die Strömung an den Zahnrädern relativ turbulent ist und dadurch eine inhomogene Abkühlung an den Zahnrädern erfolgt. Mit anderen Worten kommt es an den Zahnrädern zu relativ starken Verwirbelungen, die lokal unterschiedliche Abkühlgradienten zur Folge haben.Racks for receiving gears of a wind turbine gear used to quench the heat-treated, in particular carburized or case-hardened gear wheels in a tank filled with a quench medium, in particular oil, are well known in the art. As a rule, such a frame has a plurality of horizontally formed on a support plate plates for axially receiving the gears. Each plate plate has a first and a second end surface, wherein a plurality of recesses extending from the first to the second end face to a penetration of the quenching medium through the plate plates along the gears when immersing the frame with the gears in the quenching medium to allow and thereby cool the gears. The disadvantage of this is that the flow at the gears is relatively turbulent and thus an inhomogeneous cooling takes place on the gears. In other words, it comes to the gears to relatively strong turbulence, which have locally different Abkühlgradienten result.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gestell zur Aufnahme von Zahnrädern eines Windkraftgetriebes weiterzuentwickeln.The object of the present invention is to further develop a frame for receiving gears of a wind turbine gearbox.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the subject matter of
Ein erfindungsgemäßes Gestell zur Aufnahme mehrerer Zahnräder eines Windkraftgetriebes und zum Abschrecken der Zahnräder in einem mit einem Abschreckmedium gefüllten Becken weist mindestens eine erste im Wesentlichen horizontal an einem Träger ausgebildete Tellerplatte zur axialen Aufnahme der Zahnräder auf, wobei die mindestens eine erste Tellerplatte jeweils eine erste und eine zweite Stirnfläche sowie eine Vielzahl von Aussparungen zur Durchführung des Abschreckmediums beim Eintauchen des Gestells in das Abschreckmedium durch die mindestens eine erste Tellerplatte aufweist, wobei eine jeweilige Führungshülse radial umlaufend um das jeweilige Zahnrad herum und sich teilweise über eine axiale Länge des jeweiligen Zahnrades an der ersten Stirnfläche der mindestens einen ersten Tellerplatte angeordnet ist, um das Abschreckmedium kontrolliert an einer Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades zu führen.An inventive frame for receiving a plurality of gears of a wind turbine gear and quenching the gears in a tank filled with a quench medium has at least a first substantially horizontally formed on a support plate plate for axially receiving the gears, wherein the at least one first plate plate each have a first and a second end face and a plurality of recesses for carrying out the quenching medium when immersing the frame in the quenching medium through the at least one first plate plate, wherein a respective guide sleeve radially circumferentially around the respective gear around and partially over an axial length of the respective gear on the first end surface of the at least one first plate plate is arranged to guide the quenching medium controlled on an outer peripheral surface of the respective gear.
Mit anderen Worten ist die jeweilige Führungshülse dazu vorgesehen, das Abschreckmedium kontrolliert entlang des jeweiligen Zahnrads zu führen, um Turbulenzen und Verwirbelungen zu minimieren und dadurch eine homogenere Abkühlung des aufgeheizten Zahnrades zu schaffen. Dazu ist die Führungshülse hohlzylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich um das jeweilige Zahnrad herum. Das jeweilige Zahnrad befindet sich in der jeweiligen Führungshülse, wobei sich die Führungshülse teilweise über eine axiale Länge des jeweiligen Zahnrades erstreckt.In other words, the respective guide sleeve is provided to guide the quenching medium in a controlled manner along the respective toothed wheel in order to minimize turbulence and turbulence and thereby to provide a more homogeneous cooling of the heated toothed wheel. For this purpose, the guide sleeve is hollow cylindrical and extends around the respective gear around. The respective gear is located in the respective guide sleeve, wherein the guide sleeve extends partially over an axial length of the respective gear.
Die Zahnräder werden an der ersten Stirnfläche der jeweiligen Tellerplatte axial aufgenommen. Ferner wird die jeweilige Tellerplatte an dem Träger aufgenommen. Der Träger bildet zusammen mit der mindestens einen ersten Tellerplatte das Gestell. Insbesondere befinden sich die Zahnräder während einer gesamten Wärmebehandlung auf dem Gestell. Zunächst werden die Zahnräder einsatzgehärtet oder aufgekohlt und abschließend im Abschreckmedium, das vorzugsweise ein Öl ist, abgeschreckt, um das Gefüge und die Eigenschaften der Zahnräder einzustellen. Die Baugröße der Zahnräder des Windkraftgetriebes erschwert eine homogene Abschreckung der Zahnräder, wobei die erfindungsgemäße Maßnahme durch Anordnung der jeweilige Führungshülse radial umlaufend um das jeweilige Zahnrad herum dem entgegenwirkt und somit eine homogene Abkühlung sowie eine homogene Gefügeausbildung am jeweiligen Zahnrad fördert.The gears are axially received on the first end face of the respective plate plate. Furthermore, the respective dish plate is received on the carrier. The carrier forms the frame together with the at least one first dish plate. In particular, the gears are on the frame during a whole heat treatment. First, the gears are case hardened or carburized and finally quenched in the quench medium, which is preferably an oil, to adjust the texture and properties of the gears. The size of the gears of the wind turbine makes it difficult homogeneous deterrence of the gears, the measure according to the invention by arranging the respective guide sleeve radially circumferentially around the respective gear around counteracts and thus promotes a homogeneous cooling and a homogeneous microstructure on the respective gear.
Vorzugsweise erstreckt sich die jeweilige Führungshülse entlang mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades. Mithin beträgt die axiale Länge der Führungshülse von der ersten Stirnfläche der Tellerplatte bis zu einem distalen Ende der Führungshülse hin mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades.Preferably, the respective guide sleeve extends along at least 5% to at most 50% of the axial length of the respective gear. Thus, the axial length of the guide sleeve from the first end face of the dish plate to a distal end of the guide sleeve towards at least 5% to at most 50% of the axial length of the respective gear.
Bevorzugt weist die jeweilige Führungshülse einen Innendurchmesser auf, der zumindest 105% bis höchstens 150% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades entspricht. Somit ist der Innendurchmesser der jeweiligen Führungshülse zumindest geringfügig größer als der Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades, nämlich lediglich 5% größer. Der maximale Innendurchmesser der jeweiligen Führungshülse ist um die Hälfte größer als der Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades.Preferably, the respective guide sleeve has an inner diameter which corresponds to at least 105% to at most 150% of an outer diameter of the respective gear. Thus, the inner diameter of the respective guide sleeve is at least slightly larger than the outer diameter of the respective gear, namely only 5% larger. The maximum inner diameter of the respective guide sleeve is larger by half than the outer diameter of the respective gear.
Ferner bevorzugt erstreckt sich die jeweilige Führungshülse axial durch die zumindest eine erste Tellerplatte hindurch und ragt axial aus der zweiten Stirnfläche der zumindest einen ersten Tellerplatte heraus. Die jeweilige Führungshülse ist dabei axial- und drehfest mit der jeweiligen Tellerplatte verbunden. Insbesondere ist die jeweilige Führungshülse einteilig mit der jeweiligen Tellerplatte verbunden. Alternativ ist die jeweilige Führungshülse form-, kraft-, und/oder stoffschlüssig mit der jeweiligen Tellerplatte verbunden.Furthermore, the respective guide sleeve preferably extends axially through the at least one first plate plate and protrudes axially out of the second end surface of the at least one first plate plate. The respective guide sleeve is axially and rotatably connected to the respective plate plate. In particular, the respective guide sleeve integrally connected to the respective plate plate. Alternatively, the respective guide sleeve is positively, positively, and / or materially connected to the respective plate plate.
Vorzugsweise ragt die jeweilige Führungshülse um mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades aus der zweiten Stirnfläche der zumindest einen ersten Tellerplatte heraus. Mithin beträgt die axiale Länge der Führungshülse von der zweiten Stirnfläche der Tellerplatte bis zu einem distalen Ende der Führungshülse hin mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades.Preferably, the respective guide sleeve protrudes from the second end face of the at least one first dish plate by at least 5% to at most 50% of the axial length of the respective toothed wheel. Thus, the axial length of the guide sleeve from the second end face of the dish plate to a distal end of the guide sleeve towards at least 5% to at most 50% of the axial length of the respective gear.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein jeweiliges zumindest teilweise konisch ausgebildetes Führungselement zur kontrollierten Führung des Abschreckmediums an der Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades koaxial zum jeweiligen Zahnrad an der zweiten Stirnfläche der zumindest einen ersten Tellerplatte angeordnet. Mit anderen Worten ist das zumindest teilweise konisch ausgebildete Führungselement derart an der zweiten Stirnfläche der Tellerplatte angeordnet, dass beim Eintauchen des Gestells mit den Zahnrädern in das Abschreckmedium eine kontrollierte Strömung des Abschreckmediums am Zahnrad realisiert wird. Unter einer zumindest teilweise konischen Ausbildung des Führungselements ist zu verstehen, dass das Führungselement zumindest über einen Teil der axialen Länge spitz zusammenläuft und somit eine sich über die axiale Länge verändernde Querschnittsfläche aufweist.According to a preferred embodiment of the invention, a respective at least partially conical guide element for the controlled guidance of the quenching medium on the outer peripheral surface of the respective gear is arranged coaxially with the respective gear on the second end face of the at least one first dish plate. In other words, the at least partially conical guide element is arranged on the second end face of the dish plate so that upon immersion of the frame with the gears in the quenching a controlled flow of the quenching medium is realized on the gear. Under an at least partially conical design of the guide element is to be understood that the guide element converges at least over a portion of the axial length pointed and thus has a changing over the axial length cross-sectional area.
Bevorzugt weist das jeweilige zumindest teilweise konisch ausgebildete Führungselement einen maximalen Außendurchmesser auf, der zumindest 50% bis höchstens 100% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades entspricht. Insbesondere ist ein Außendurchmesser des zumindest teilweise konisch ausgebildeten Führungselements zur zweiten Stirnfläche hin zunehmend ausgebildet, wobei der maximale Außendurchmesser dort zumindest 50% bis höchstens 100% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades entspricht. Mithin ist der maximalen Außendurchmesser halb so groß wie der Außendurchmesser des jeweiligen Zahnrades oder genau so groß wie der Außendurchmesser des jeweiligen Zahnrades.Preferably, the respective at least partially conical guide element has a maximum outer diameter corresponding to at least 50% to at most 100% of an outer diameter of the respective gear. In particular, an outer diameter of the at least partially conically shaped guide element is increasingly formed towards the second end face, wherein the maximum outer diameter there corresponds to at least 50% to at most 100% of an outer diameter of the respective toothed wheel. Consequently, the maximum outer diameter is half as large as the outer diameter of the respective gear or exactly as large as the outer diameter of the respective gear.
Insbesondere weist das jeweilige zumindest teilweise konisch ausgebildete Führungselement eine Führungsspitze auf, wobei die axiale Länge von Führungselement und Führungsspitze insgesamt mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades entspricht. Die Führungsspitze dient insbesondere zur strömungsoptimierten Führung des Abschreckmediums entlang des zumindest teilweise konisch ausgebildeten Führungselements. Insbesondere entspricht die axiale Länge von Führungselement und Führungsspitze zusammen einer axialen Länge der jeweiligen Führungshülse, die aus der zweiten Stirnfläche der zumindest einen ersten Tellerplatte herausragt.In particular, the respective at least partially conical guide element has a guide tip, wherein the axial length of guide element and guide tip corresponds to a total of at least 5% to at most 50% of the axial length of the respective gear. The guide tip is used in particular for flow-optimized guidance of the quenching medium along the at least partially conical guide element. In particular, the axial length of guide element and guide tip together corresponds to an axial length of the respective guide sleeve, which protrudes from the second end face of the at least one first plate plate.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass an dem Träger mehrere im Wesentlichen horizontal ausgebildete Tellerplatten zur axialen Aufnahme der Zahnräder ausgebildet sind, wobei die jeweiligen Tellerplatten parallel zueinander am Träger aufgenommen sind. Insbesondere sind an dem Träger zwei im Wesentlichen horizontal ausgebildete Tellerplatten zur axialen Aufnahme der Zahnräder ausgebildet.The invention includes the technical teaching that on the support a plurality of substantially horizontally formed plate plates are formed for axially receiving the gears, wherein the respective plate plates are received parallel to each other on the carrier. In particular, two substantially horizontally formed plate plates for axially receiving the gears are formed on the carrier.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Abschrecken von Zahnrädern eines Windkraftgetriebes, umfassend ein mit einem Abschreckmedium gefülltes Becken sowie ein erfindungsgemäßes Gestell zur Aufnahme der Zahnräder und zum Eintauchen in das mit dem Abschreckmedium gefüllte Becken.Furthermore, the invention relates to a device for quenching gears of a wind turbine gear, comprising a tank filled with a quenching medium and a frame according to the invention for receiving the gears and for immersion in the quench medium filled with the basin.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
-
1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abschrecken von Zahnrädern, -
2 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Gestells zur Aufnahme mehrerer Zahnräder gemäß1 , und -
3 eine vereinfachte schematische Draufsicht des erfindungsgemäßen Gestells zur Aufnahme mehrerer Zahnräder gemäß1 und2 .
-
1 a simplified schematic representation of a device according to the invention for quenching of gears, -
2 a simplified schematic sectional view of a frame according to the invention for receiving a plurality of gears according to1 , and -
3 a simplified schematic plan view of the frame according to the invention for receiving a plurality of gears according to1 and2 ,
Gemäß
In
Zur kontrollierten Führung und Minimierung von Turbulenzen des Abschreckmediums
Des Weiteren ist an der jeweiligen zweiten Stirnfläche
Gemäß
Es wird darauf hingewiesen, dass
Bezugszeichen
- 1
- Zahnrad
- 2
- Abschreckmedium
- 3
- Becken
- 4
- Gestell
- 5
- Träger
- 6a
- erste Tellerplatte
- 6b
- zweite Tellerplatte
- 7a
- erste Stirnfläche
- 7b
- zweite Stirnfläche
- 8
- Aussparung
- 9
- Führungshülse
- 10
- Führungselement
- 11
- Führungsspitze
- 12
- Pfeil
- 1
- gear
- 2
- quenching
- 3
- pool
- 4
- frame
- 5
- carrier
- 6a
- first dish plate
- 6b
- second dish plate
- 7a
- first end face
- 7b
- second end face
- 8th
- recess
- 9
- guide sleeve
- 10
- guide element
- 11
- leadership
- 12
- arrow
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