DE112010004882T5

DE112010004882T5 - Getriebekastenanordnungen

Info

Publication number: DE112010004882T5
Application number: DE112010004882T
Authority: DE
Inventors: Siu Yun Poon; Christopher James Blockley; David John Scott; Paul James Gibbs; Michael Cosmo Barnes
Original assignee: Romax Technology Ltd
Current assignee: Romax Technology Ltd
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-09-27
Also published as: CN103899501B; CN102102638A; CN102102638B; CN103899500A; GB2476462A; CN103899501A; CN103899500B; GB2476462B; WO2011075737A1; GB0922345D0; CN201851289U; US20130118302A1

Abstract

Es wird eine Getriebekastenanordnung angegeben, die umfasst: ein erstes Zahnrad, das angeordnet ist, um sich um eine erste Längsachse zu drehen, und eine erste Vielzahl von Zahnradzähnen sowie einen ersten Teil einschließlich einer ersten Fläche aufweist; ein zweites Zahnrad, das angeordnet ist, um sich um eine zweite Längsachse zu drehen, und eine zweite Vielzahl von Zahnradzähnen sowie einen zweiten Teil einschließlich einer zweiten Fläche aufweist; wobei die erste Fläche und die zweite Fläche angeordnet sind, um aneinander anzustoßen und eine relative nicht-Drehbewegung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads zu beschränken.

Description

Erfindungsfeld
Die Erfindung betrifft Getriebekastenanordnungen und insbesondere Getriebekastenanordnungen in einem Windrad.
Hintergrund der Erfindung
Windräder sind Anlagen zum Wandeln von Windkraft zu elektrischer Energie und umfassten gewöhnlich einen Rotor, einen Getriebekasten und einen Generator. Während des Betriebs veranlasst der Wind eine Drehung des Rotors und sieht damit eine Eingabe mit einem hohen Drehmoment und einer relativ niedrigen Frequenz in den Getriebekasten vor. Der Getriebekasten wandelt die Eingabe mit dem hohen Drehmoment von dem Rotor zu einer Ausgabe mit einem niedrigen Drehmoment und einer relativ hohen Frequenz. Der Generator ist mit dem Ausgang des Getriebekastens verbunden und wandelt die Drehbewegung zu elektrischer Energie.
Windräder weisen eine relativ hohe Ausgangsleistung (z. B. über 1 MW) auf und sind gewöhnlich groß (z. B. kann ein Rotor einen Durchmesser von über 100 Metern aufweisen). Um die Eingabe mit dem hohen Drehmoment von dem Rotor zu wandeln, muss der Getriebekasten ebenfalls relativ groß sein, um die erforderlichen Getriebeanordnungen aufnehmen zu können. Die Herstellung von derartigen Getriebekästen kann jedoch relativ kostspielig sein (z. B. aufgrund der Verwendung von großen Lagern). Außerdem können derartige Getriebekästen ein großes Gewicht aufweisen, sodass ihre Montage schwierig ist.
Es wäre deshalb wünschenswert, alternative Getriebekastenanordnungen anzugeben.
Kurzbeschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird eine Windrad-Getriebekastenanordnung angegeben, die umfasst: eine Eingangswelle, die angeordnet ist, um sich um eine Längsachse zu drehen; eine sich nicht drehende Haltekomponente, die angeordnet ist, um die Eingangswelle zu halten; ein oder mehrere Lager, die in einem Bereich entlang der Längsachse vorgesehen sind und angeordnet sind, um einen Halt zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Haltekomponente vorzusehen, wobei das eine oder die mehreren Lager angeordnet sind, um eine nicht-Drehbewegung zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Haltekomponente wenigstens teilweise einzuschränken, wobei die Windrad-Getriebekastenanordnung keine weiteren Lager zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Haltekomponente in anderen Bereichen entlang der Längsachse aufweist.
Das eine oder die mehreren Lager können angeordnet sein, um eine relative Radialbewegung zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Haltekomponente zu beschränken.
Das eine oder die mehreren Lager können angeordnet sein, um eine relative Axialbewegung zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Komponente zu beschränken.
Das eine oder die mehreren Lager können angeordnet sein, um eine relative Kippbewegung zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Komponente zu beschränken.
Die sich nicht drehende Haltekomponente kann wenigstens teilweise innerhalb der Eingangswelle angeordnet sein.
Das eine oder die mehreren Lager können Doppelreihen-Kegelrollenlager sein.
Die Eingangswelle kann angeordnet sein, um eine Außenfläche eines Windrad-Getriebekastens zu definieren.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad vorgesehen, das eine Windrad-Getriebekastenanordnung gemäß einem der vorausgehenden Absätze umfasst.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung ist ein Modul für einen Windrad-Getriebekasten vorgesehen, das umfasst: ein Gehäuse, das mit dem Windrad-Getriebekasten verbunden und von demselben gelöst werden kann; eine Ausgangswelle, die in dem Gehäuse montiert ist und einen Zahnradteil umfasst, wobei der Zahnradteil in ein Zahnrad des Getriebekastens eingreifen kann.
Das Modul kann weiterhin ein oder mehrere Lager umfassen, die angeordnet sind, um einen Halt zwischen dem Gehäuse und der Ausgangswelle vorzusehen.
Das eine oder die mehreren Lager können eine Rücken-an-Rücken-Lageranordnung mit einer O-Konfiguration aufweisen.
Das Modul kann weiterhin eine Vielzahl von Befestigungselementen für die Verbindung des Gehäuses des Moduls mit dem Windrad-Getriebekasten umfassen.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad-Getriebekasten mit einem Modul gemäß einem der vorausgehenden Absätze vorgesehen.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad mit einem Modul gemäß einem der vorausgehenden Absätze vorgesehen.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Verfahren vorgesehen, das umfasst: Montieren eines Moduls gemäß einem der vorausgehenden Absätze; und Verbinden des Moduls mit einem Windrad-Getriebekasten.
Der Schritt zum Montieren des Moduls kann in einem Werk durchgeführt werden, und das Modul wird mit dem Windrad-Getriebekasten in einer Gondel eines Windrads verbunden.
Das Verfahren kann weiterhin das Entfernen des Moduls von dem Windrad-Getriebekasten umfassen.
Das Modul kann eine erste Vielzahl von Zahnradzähnen umfassen, und ein weiteres Modul gemäß einem der vorausgehenden Absätze umfasst eine zweite Vielzahl von Zahnradzähnen, deren Anzahl sich von derjenigen der ersten Vielzahl von Zahnradzähnen unterscheidet, wobei das Verfahren weiterhin das Entfernen des Moduls von dem Windrad-Getriebekasten und das Verbinden des weiteren Moduls mit dem Windrad-Getriebekasten umfassen kann.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird eine Welle für einen Windrad-Getriebekasten vorgesehen, die umfasst: einen ersten Kanal zum Aufnehmen von einem oder mehreren elektrischen Kabeln; einen sich von dem ersten Kanal unterscheidenden zweiten Kanal zum Aufnehmen eines unter Druck stehenden Schmiermittels für die Verteilung zu einer oder mehreren Komponenten des Windrad-Getriebekastens.
Der erste Kanal kann ein erstes Rohr umfassen, und der zweite Kanal kann ein zweites Rohr umfassen, wobei das erste Rohr innerhalb des zweiten Rohrs angeordnet ist.
Der erste Kanal kann ein erstes Rohr umfassen, und der zweite Kanal kann ein zweites Rohr umfassen, wobei die Welle weiterhin ein Außenrohr umfassen kann, wobei das erste Rohr und das zweite Rohr in dem Außenrohr angeordnet sind.
Die Welle kann angeordnet sein, um sich um eine Längsachse zu drehen, und kann weiterhin eine erste drehbare Fluidkopplung zu Empfangen eines unter Druck stehenden Schmiermittels von einem sich nicht drehenden Schmiermittelreservoir umfassen.
Eine Pumpe kann mit einem zweiten Kanal über die erste drehbare Fluidkopplung verbunden sein und kann angeordnet sein, um ein unter Druck stehendes Schmiermittel zu dem zweiten Kanal zu führen.
Die Welle kann angeordnet sein, um sich um eine Längsachse zu drehen, und kann weiterhin eine zweite drehbare Fluidkopplung umfassen, die mit einer oder mehreren Komponenten des Windrad-Getriebekastens verbunden ist, um ein unter Druck stehendes Schmiermittel zu einer oder mehreren Komponenten des Windrad-Getriebekastens zu führen.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad-Getriebekasten vorgesehen, der eine Welle gemäß einem der vorausgehenden Absätze umfasst.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad vorgesehen, das eine Welle gemäß einem der vorausgehenden Absätze umfasst.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird eine Getriebeanordnung vorgesehen, die umfasst: ein erstes Zahnrad, das angeordnet ist, um sich um eine erste Längsachse zu drehen, und eine erste Vielzahl von Zahnradzähnen und weiterhin einen ersten Teil einschließlich einer ersten Fläche umfasst; ein zweites Zahnrad, das angeordnet ist, um sich um eine zweite Längsachse zu drehen, und eine zweite Vielzahl von Zahnradzähnen und weiterhin einen zweiten Teil einschließlich einer zweiten Fläche umfasst; wobei die erste Fläche und die zweite Fläche angeordnet sind, um gegeneinander anzustoßen und eine relative nicht-Drehbewegung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads zu beschränken.
Die erste Fläche und die zweite Fläche können eine relative Radialbewegung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad beschränken, wenn sie gegeneinander anstoßen.
Die erste Fläche und die zweite Fläche können eine relative Axialbewegung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad beschränken, wenn sie gegeneinander anstoßen.
Der erste Teil kann eine dritte Fläche umfassen, und der zweite Teil kann eine vierte Fläche umfassen, wobei die dritte Fläche und die vierte Fläche eine relative Axialbewegung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad beschränken können, wenn sie gegeneinander anstoßen.
Der erste Teil kann eine dritte Fläche umfassen, und der zweite Teil kann eine vierte Fläche umfassen, wobei die dritte Fläche und die vierte Fläche eine relative Radialbewegung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad beschränken können, wenn sie gegeneinander anstoßen.
Der erste Teil kann in Nachbarschaft zu der ersten Vielzahl von Zahnradzähnen angeordnet sein, und der zweite Teil kann in Nachbarschaft zu der zweiten Vielzahl von Zahnradzähnen angeordnet sein.
Das erste Zahnrad kann ein Hohlrad eines Planetengetriebes sein, und das zweite Zahnrad kann ein Planetenrad des Planetengetriebes sein.
Das erste Zahnrad kann ein Sonnenrad eines Planetengetriebes sein, und das zweite Zahnrad kann ein Planetenrad des Planetengetriebes sein.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad-Getriebekasten mit einer Getriebeanordnung gemäß einem der vorausgehenden Absätze vorgesehen.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad vorgesehen, das eine Getriebeanordnung gemäß einem der vorausgehenden Absätze umfasst.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird eine Windradanordnung vorgesehen, die umfasst: eine Gondel; einen Getriebekasten mit einer Längsachse und einer ersten Auflenfläche, die angeordnet ist, um sich um die Längsachse zu drehen; wobei die Windradanordnung kein Getriebekastengehäuse zwischen der ersten Außenfläche des Getriebekastens und der Gondel umfasst.
Der Getriebekasten kann eine Eingangswelle umfassen, die wenigstens einen Teil der ersten Außenfläche des Getriebekastens definiert.
Der Getriebekasten kann weiterhin eine sich nicht drehende Haltekomponente umfassen, die angeordnet ist, um mit der Gondel verbunden zu werden, und wenigstens einen Teil einer zweiten Außenfläche des Getriebekastens definiert.
Der Getriebekasten kann ein oder mehrere Lager umfassen, um einen Halt zwischen der sich nicht drehenden Haltekomponente und der Eingangswelle vorzusehen.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad vorgesehen, das eine Windradanordnung gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche umfasst.
Gemäß verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Windrad-Getriebekasten vorgesehen, der eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfasst: eine Windrad-Getriebekastenanordnung gemäß einem der vorausgehenden Absätze; ein Modul gemäß einem der vorausgehenden Absätze; eine Welle gemäß einem der vorausgehenden Absätze; eine Getriebeanordnung gemäß einem der vorausgehenden Absätze.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Um verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zu verdeutlichen, wird im Folgenden beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
1 ist eine schematische Ansicht eines Windrads gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht eines Windrad-Getriebekastens gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
3 ist eine schematische Querschnittansicht eines Windrad-Getriebekastens gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
4A ist eine schematische Querschnittansicht einer ersten Lageranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
4B ist eine schematische Querschnittansicht einer zweiten Lageranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
5 ist eine schematische Querschnittansicht einer Getriebeanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
6 ist eine schematische Querschnittansicht einer anderen Getriebeanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
7 ist eine schematische Querschnittansicht der Getriebeanordnungen von 5 und 6.
8 ist eine perspektivische Ansicht einer Welle gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Welle gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
10A, 10B und 10C bilden gemeinsam eine perspektivische Explosionsansicht eines Moduls für einen Windrad-Getriebekasten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
12 ist eine perspektivische Ansicht eines Windrad-Getriebekastens und eines Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
13A ist eine Querschnittseitenansicht eines Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
13B ist eine Querschnittvorderansicht des Moduls von 13A.
14 zeigt ein Verfahren zum Montieren, Verbinden und Entfernen eines Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung
In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Wörter „verbinden” und „koppeln” jeweils auf eine Betriebsverbindung bzw. -kopplung. Es ist zu beachten, dass dabei auch jeweils eine beliebige Anzahl oder Kombination von dazwischen liegenden Komponenten vorgesehen sein kann (also unter Umständen auch gar keine dazwischen liegenden Komponenten).
1 ist eine schematische Ansicht eines Windrads 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Das Windrad 10 umfasst eine Gondel 12 (die auch als Turbinengehäuse bezeichnet werden kann), eine Haltesäule 13, einen Rotor 14, eine Rotorwelle 16, einen Getriebekasten 18 und einen Generator 20. Das Windrad 10 ist angeordnet, um Windenergie zu elektrischer Energie zu wandeln und kann zum Beispiel eine Ausgangsleistung 22 von ungefähr fünf Megawatt aufweisen. Das Windrad 10 kann off-shore oder an Land installiert sein.
Die Gondel 12 enthält den Getriebekasten 18 und den Generator 20 und schützt diese vor Umwelteinflüssen wie etwa Regen, Schnee usw. Die Haltesäule 13 ist mit der Gondel 12 und dem Boden (oder einer off-shore verankerten Schwimmplattform) verbunden.
Der Rotor 14 wird durch die Gondel 12 gehalten und ist angeordnet, um sich in Reaktion auf eine Luftbewegung (Wind) an der Windturbine 10 zu drehen. Der Getriebekasten 18 ist mit dem Rotor 14 über die Rotorwelle 16 und weiterhin mit der Gondel 12 verbunden. Der Getriebekasten 18 ist angeordnet, um die Eingabe mit einer relativ niedrigen Winkelfrequenz und einem hohen Drehmoment von dem Rotor 14 zu einer Ausgabe mit einer relativ hohen Winkelfrequenz und einem niedrigen Drehmoment zu wandeln. Der Generator 20 ist in der Gondel 12 montiert und konfiguriert, um die Ausgabe aus dem Getriebekasten 18 zu empfangen und die Drehbewegung zu elektrischer Energie 22 zu wandeln.
2 ist eine schematische Querschnittansicht eines Windrad-Getriebekastens 18 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Der Getriebekasten 18 enthält eine erste Stufe, eine zweite Stufe und eine dritte Stufe. Die erste Stufe des Getriebekastens 18 enthält eine Eingangswelle 24 (einschließlich eines Planetenträgers 26), ein Hohlrad 28, eine Vielzahl von Planetenrädern 30, ein Sonnenrad 32 und eine Lageranordnung 34. Die zweite Stufe des Getriebekastens 18 umfasst ein Hohlrad 36, eine Vielzahl von Planetenrädern 38, ein Sonnenrad 40 und einen Planetenträger 42 einschließlich einer sich nicht drehenden Haltekomponente, die in Bezug auf eine Drehung mit einem fixierten Punkt oder einem Bodenpunkt des Windrads wie etwa der Gondel verbunden ist. Die dritte Stufe des Getriebekastens 18 enthält ein erstes Ausgangszahnrad 44, ein Modul 46 einschließlich eines zweiten Ausgangszahnrads 48 und eine Ausgangswelle 50. Die in 2 gezeigten Pfeile geben den Fluss des Drehmoments/der Energie durch den Getriebekasten 18 wieder.
2 zeigt auch ein zylindrisches Koordinatensystem 52 mit einer Längsachse 54 (die auch als Axialachse bezeichnet werden kann), einer Radialachse 56 und einer Winkelachse 58 (die auch als Azimut bezeichnet werden kann). Der Getriebekasten 18 definiert eine Längsachse 60, die sich durch die Mitte des Getriebekastens 18 erstreckt und parallel zu der Längsachse 54 des zylindrischen Koordinatensystems 52 ist.
Die Eingangswelle 24 ist mit der Rotorwelle 16 (siehe 1) verbunden und ist angeordnet, um sich um die Längsachse 60 in einer Richtung zu drehen, die im Wesentlichen parallel zu der Winkelachse 58 ist. Die Eingangswelle 24 hält die sich nicht drehende Haltekomponente und die Lageranordnung 34. Dies wird mit Bezug auf 3, 4A und 4B näher beschrieben.
Die Vielzahl von Planetenrädern 30 der ersten Stufe sind innerhalb des Hohlrads 28 der ersten Stufe angeordnet und greifen in dasselbe ein. Der Planetenträger 26 der ersten Stufe ist mit der Vielzahl von Planetenrädern 30 der ersten Stufe verbunden und ist angeordnet, um die Vielzahl von Planetenrädern 30 der ersten Stufe um die Längsachse 60 innerhalb des Hohlrads 28 in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Winkelachse 58 zu drehen. Das Sonnenrad 32 der ersten Stufe ist innerhalb der Vielzahl von Planetenrädern 30 der ersten Stufe angeordnet und greift in dieselben ein. Die Drehung der Vielzahl von Planetenrädern 30 der ersten Stufe veranlasst eine Drehung des Sonnenrads 32 um die Längsachse 60 in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Winkelachse 58.
Das Hohlrad 36 der zweiten Stufe ist mit dem Planetenträger 26 der ersten Stufe verbunden und angeordnet, um sich um die Längsachse 60 in eine Richtung im Wesentlichen parallel zu der Winkelachse 58 zu drehen. Die Vielzahl von Planetenrädern 38 der zweiten Stufe sind in dem Hohlrad 36 der zweiten Stufe angeordnet und mit dem Planetenträger 42 der zweiten Stufe verbunden. Der Planetenträger 42 der zweiten Stufe ist eine sich nicht drehende Komponente und ist in Bezug auf eine Drehung mit der Gondel 12 des Windrads 10 gekoppelt. Folglich dreht sich die Vielzahl von Planetenrädern 38 der zweiten Stufe nicht um die Längsachse 60. Die Vielzahl von Planetenrädern 38 der zweiten Stufe definieren jedoch jeweils eine Längsachse und sind angeordnet, um sich um ihre eigene Längsachse zu drehen. Das Sonnenrad 40 der zweiten Stufe ist innerhalb der Vielzahl von Planetenrädern 38 der zweiten Stufe angeordnet, greift in dieselben ein und ist angeordnet, um sich um die Längsachse 60 in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Winkelachse 58 zu drehen. Das Sonnenrad 40 der zweiten Stufe ist mit dem Hohlrad 28 der ersten Stufe verbunden und treibt das Hohlrad 28 der ersten Stufe an, sodass sich dieses um die Längsachse 60 dreht.
Das erste Ausgangszahnrad 44 der dritten Stufe ist mit dem Sonnenrad 32 der ersten Stufe verbunden und wird durch das Sonnenrad 32 der ersten Stufe angetrieben. Das erste Ausgangszahnrad 44 der dritten Stufe ist angeordnet, um sich um die Längsachse 60 in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Winkelachse 58 zu drehen. Das erste Ausgangszahnrad 44 der dritten Stufe ist angeordnet, um in das zweite Ausgangszahnrad 48 der dritten Stufe einzugreifen und das zweite Ausgangszahnrad 48 um die Längsachse des zweiten Ausgangszahnrads 48 in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Winkelachse 58 zu drehen. Das zweite Ausgangszahnrad 48 ist mit der Ausgangswelle 50 verbunden und treibt die Ausgangswelle 50 an, sodass sich diese um die Längsachse der Ausgangswelle 50 in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Winkelachse 58 dreht. Die Ausgangswelle 50 sieht eine Eingabe für den Generator 20 vor.
Während des Betriebs drehen sich der Rotor 14 und die Rotorwelle 16 um die Längsachse 60. Die Drehung der Rotorwelle 16 veranlasst, dass sich die Eingangswelle 24 (einschließlich des Planetenträgers 26 der ersten Stufe) dreht und dass die Eingangswelle 24 im Wesentlichen das gesamte Drehmoment/die gesamte Leistung von der Rotorwelle 16 empfängt. Das Drehmoment wird dann an dem Planetenträger 26 der ersten Stufe in einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad aufgeteilt.
In dem ersten Pfad wird das Drehmoment von dem Planetenträger 26 der ersten Stufe zu den Planetenrädern 30 der ersten Stufe und dann zu dem Sonnenrad 32 der ersten Stufe übertragen. In dem zweiten Pfad wird das Drehmoment von dem Planetenträger 26 der ersten Stufe über das Hohlrad 36 der zweiten Stufe zu den Planetenrädern 38 der zweiten Stufe übertragen. Das Drehmoment wird dann von den Planetenrädern 38 der zweiten Stufe zu dem Sonnenrad 40 der zweiten Stufe übertragen, das das Drehmoment anschließend zu dem Hohlrad 28 der ersten Stufe überträgt. Das Hohlrad 28 der ersten Stufe überträgt das Drehmoment über die Planetenräder 30 der ersten Stufe zu dem Sonnenrad 32 der ersten Stufe.
Aus den vorstehenden Absätzen sollte deutlich geworden sein, dass das Drehmoment an dem Planetenträger 26 der ersten Stufe aufgeteilt wird, wobei das Drehmoment von dem ersten Pfad und das Drehmoment von dem zweiten Pfad an dem Sonnenrad 32 der ersten Stufe kombiniert werden. Das Sonnenrad 32 der ersten Stufe überträgt dann das Drehmoment über das erste Ausgangszahnrad 44 der dritten Stufe und das zweite Ausgangszahnrad 48 der dritten Stufe zu der Ausgangswelle 50.
3 ist eine weitere schematische Querschnittansicht des Windrad-Getriebekastens 18 und des zylindrischen Koordinatensystems 52. In 3 sind die sich nicht drehende Haltekomponente und die Eingangswelle 24 im größeren Detail gezeigt, wobei die sich nicht drehende Haltekomponente durch das Bezugszeichen 62 angegeben wird.
Der Körper der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 weist eine allgemein zylindrische Form auf und umfasst einen ersten Teil 64 und einen zweiten Teil 66. Der erste Teil 64 erstreckt sich von dem Körper der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 radial nach außen und ist in Bezug auf eine Drehung mit der Gondel 12 verbunden (z. B. über ein flexibles Montagesystem). Der zweite Teil 66 weist einen kleineren Durchmesser auf als die Eingangswelle 24 und ist wenigstens teilweise in der Eingangswelle 24 positioniert.
Eine Dichtungsanordnung kann zwischen der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 und der Eingangswelle 24 vorgesehen sein, um zu verhindern, dass ein Schmiermittel (z. B. Öl) zwischen der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 und der Eingangswelle 24 nach außen leckt.
Die Lageranordnung 34 ist zwischen dem zweiten Teil 66 und der Eingangswelle 24 in einem Bereich entlang der Längsachse 60 angeordnet. Die Lageranordnung 34 kann ein oder mehrere Lager umfassen, die in dem Bereich angeordnet sind und eine „O”-Konfiguration aufweisen können. Aus 3 sollte deutlich werden, dass der Windrad-Getriebekasten 18 keine weiteren Lager oder Lageranordnungen zwischen der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 und der Eingangswelle 24 an anderen Positionen oder Bereichen entlang der Längsachse 60 umfasst.
Die Lageranordnung 34 ist angeordnet, um eine nicht-Drehbewegung zwischen der Eingangswelle 24 und der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 wenigstens teilweise zu beschränken. Die Lageranordnung 34 kann angeordnet sein, um eine relative Radialbewegung (durch den Pfeil 68 angegeben) und/oder eine relative Axialbewegung (durch den Pfeil 70 angegeben) und/oder eine relative Kippbewegung (d. h. eine Bewegung mit einer Radial- und mit einer Axialkomponente wie durch die Pfeile 72 angegeben) zwischen der Eingangswelle 24 und der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 zu beschränken.
Die Lageranordnung 34 kann beliebige, geeignete Lager umfassen, die eine relative Bewegung zwischen der Eingangswelle 24 und der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 wie oben beschrieben beschränken können. Die Lageranordnung 34 kann zum Beispiel ein Doppelreihen-Kegelrollenlager umfassen.
4A ist eine schematische Querschnittansicht einer ersten Lageranordnung 34 ₁ gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Die erste Lageranordnung 34 ₁ ist ein Doppelreihen-Kegelrollenlager mit einer ersten Lagerreihe 74 und einer zweiten Lagerreihe 76. Die erste Lagerreihe 74 und die zweite Lagerreihe 76 sind derart ausgerichtet, dass sie in einer positiven Radialrichtung 56 zusammenlaufen. Es ist zu beachten, dass die Ausrichtung der ersten Reihe 74 und der zweiten Reihe 76 eine Radialkomponente und eine Axialkomponente enthält.
4B ist eine schematische Querschnittansicht einer zweiten Lageranordnung 34 ₂ gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Die zweite Lageranordnung 34 ₂ ist ebenfalls ein Doppelreihen-Kegelrollenlager mit einer ersten Lagerreihe 78 und einer zweiten Lagerreihe 80. Die erste Lagerreihe 78 und die zweite Lagerreihe 80 sind derart ausgerichtet, dass sie in einer positiven Radialrichtung 56 auseinanderlaufen. Es ist zu beachten, dass die Ausrichtung der ersten Reihe 78 und der zweiten Reihe 80 eine Radialkomponente und eine Axialkomponente umfasst.
Die erste und die zweite Lageranordnung 34 ₁ und 34 ₂ bieten den Vorteil, dass sie aufgrund der Ausrichtung der Lagerreihen 74, 76, 78, 80 sowohl eine Radial- als auch eine Axialbewegung beschränken können. Folglich können die erste und die zweite Lageranordnung 34 ₁ und 34 ₂ beide einen Halt zwischen der Eingangswelle 24 und der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 vorsehen und eine relative Bewegung zwischen denselben in der Radialrichtung 68, der Axialrichtung 70 und der Kipprichtung 72 verhindern.
Die Ausführungsformen der Erfindung bieten verschiedene Vorteile. Ein Vorteil besteht darin, dass das Gewicht des Getriebekastens 18 reduziert werden kann, weil eine einzelne Lageranordnung zwischen der Eingangswelle 24 und der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 verwendet werden kann. Und weil Lager relativ kostspielige Komponenten sind, kann die oben beschriebene Anordnung auch die Kosten des Getriebekastens reduzieren.
Wie in 3 gezeigt, enthält der Windrad-Getriebekasten 18 kein Getriebekastengehäuse zwischen der Eingangswelle 24 und der Gondel 12 (die Position wird allgemein durch das Bezugszeichen 82 angegeben). Weil die Eingangswelle 24 die sich nicht drehende Komponente 62 über die Lageranordnung 34 hält, benötigt der Getriebekasten 18 keinen weiteren Halteaufbau zwischen der Eingangswelle 24 und der sich nicht drehenden Komponente 62. Dadurch können das Gewicht und der Durchmesser des Getriebekastens 18 vorteilhaft reduziert werden und können weiterhin auch die Kosten des Getriebekastens 18 reduziert werden (weil weniger Material wie etwa Metall für die Herstellung des Getriebekastens 18 verwendet wird).
5 ist eine schematische Querschnittansicht einer Getriebeanordnung 84 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. 5 zeigt auch das zylindrische Koordinatensystem 52. Die Getriebeanordnung 84 ist auch in 2 gezeigt und wird hier durch einen in Strichlinien gezeichneten Kasten angegeben.
Die Getriebeanordnung 84 umfasst das Hohlrad 28 der ersten Stufe und eines aus der Vielzahl von Planetenrädern 30 der ersten Stufe (einschließlich eines Planetenzapfens 86). Das Hohlrad 28 umfasst eine erste Vielzahl von Zahnradzähnen 88 und einen ersten Teil 90, der in Nachbarschaft zu der ersten Vielzahl von Zahnradzähnen 88 angeordnet ist. Das Planetenrad 30 umfasst eine zweite Vielzahl von Zahnradzähnen 92 und einen zweiten Teil 94, der in Nachbarschaft zu der zweiten Vielzahl von Zahnradzähnen 92 angeordnet ist. Es ist zu beachten, dass eines oder mehrere der Planetenräder 30 der ersten Stufe einen zweiten Teil 94 umfassen können, wobei für die vorliegende Ausführungsform der Einfachheit halber nur ein Planetenrad 30 beschrieben wird.
Der erste Teil 90 des Hohlrads 28 umfasst eine erste Fläche 96, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 54 ist. Der zweite Teil 94 des Planetenrads 30 umfasst eine zweite Fläche 98, die ebenfalls im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 54 ist. Während des Betriebs sind das Hohlrad 28 und das Planetenrad 30 derart angeordnet, dass sie aneinander anstoßen und eine relative Radialbewegung zwischen dem Hohlrad 28 und dem zweiten Planetenrad 30 beschränken. Es kann auch ein Spiel zwischen der ersten und der zweiten Fläche vorhanden sein, sodass diese nur unter bestimmten Bedingungen der Eingangslast aneinander anstoßen. Durch das Aneinanderanstoßen der ersten und der zweiten Fläche 96, 98 kann verhindert werden, dass sich die erste und die zweite Vielzahl von Zahnradzähnen 88, 92 zu einer Anordnung bewegen, in der sie einander beschädigen könnten.
Der erste Teil 90 des Hohlrads 28 umfasst eine dritte Fläche 100, die im Wesentlichen parallel zu der Radialachse 56 ist. Der zweite Teil 94 des Planetenrads 30 umfasst eine vierte Fläche 102, die ebenfalls im Wesentlichen parallel zu der Radialachse 56 ist. Während des Betriebs sind das Hohlrad 28 und das Planetenrad 30 derart angeordnet, dass sie aneinander anstoßen und eine relative Axialbewegung zwischen dem Hohlrad 28 und dem Planetenrad 30 verhindern. Es kann auch ein Spiel zwischen der dritten und der vierten Fläche vorhanden sein, sodass diese nur unter bestimmten Bedingungen der Eingangslast aneinander anstoßen. Durch das Aneinanderanstoßen der dritten und der vierten Fläche 100, 102 kann verhindert werden, dass sich das Hohlrad 28 und das Planetenrad 30 axial relativ zueinander bewegen (z. B. wenn der Getriebekasten 18 gekippt wird).
6 ist eine schematische Querschnittansicht einer anderen Getriebeanordnung 104 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. 6 zeigt auch das zylindrische Koordinatensystem 52. Die Getriebeanordnung 104 ist auch in 2 gezeigt und wird durch einen in Strichlinien gezeichneten Kasten angegeben.
Die Getriebeanordnung 104 umfasst das Sonnenrad 40 der zweiten Stufe (einschließlich einer drehbaren Sonnenwelle 106) und eines aus der Vielzahl von Planetenrädern 38 der zweiten Stufe (einschließlich eines nicht-drehbaren Planetenzapfens 108). Das Sonnenrad 40 umfasst eine erste Vielzahl von Zahnradzähnen 110 und einen ersten Teil 112, der in Nachbarschaft zu der ersten Vielzahl von Zahnradzähnen 110 angeordnet ist. Das Planetenrad 38 umfasst eine zweite Vielzahl von Zahnradzähnen 114 und einen zweiten Teil 116, der in Nachbarschaft zu der zweiten Vielzahl von Zahnradzähnen 114 angeordnet ist. Es ist zu beachten, dass eines oder mehrere der Planetenräder 38 der zweiten Stufe einen zweiten Teil 116 umfassen können, wobei für die vorliegende Ausführungsform der Einfachheit halber nur ein Planetenrad 38 beschrieben wird.
Der erste Teil 112 des Sonnenrads 40 umfasst eine erste Fläche 118, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 54 ist. Der zweite Teil 116 des Planetenrads 38 umfasst eine zweite Fläche 120, die ebenfalls im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 54 ist. Während des Betriebs sind das Sonnenrad 40 und das Planetenrad 38 derart angeordnet, dass sie aneinander anstoßen und eine relative Radialbewegung zwischen dem Sonnenrad 40 und dem Planetenrad 38 beschränken. Es kann ein Spiel zwischen der ersten und der zweiten Fläche vorhanden sein, sodass diese nur unter bestimmten Bedingungen der Eingangslast aneinander anstoßen. Durch das Aneinanderanstoßen der ersten und der zweiten Fläche 118, 120 kann verhindert werden, dass sich die erste und die zweite Vielzahl von Zahnradzähnen 110, 114 zu einer Anordnung bewegen, wo sie einander beschädigen könnten.
Der erste Teil 112 des Sonnenrads 40 umfasst eine dritte Fläche 122, die im Wesentlichen parallel zu der Radialachse 56 ist. Der zweite Teil 116 des Planetenrads 38 umfasst eine vierte Fläche 124, die ebenfalls im Wesentlichen parallel zu der Radialachse 56 ist. Während des Betriebs sind das Sonnenrad 40 und das Planetenrad 38 derart angeordnet, dass sie aneinander anstoßen und eine relative Axialbewegung zwischen dem Sonnenrad 40 und dem Planetenrad 38 beschränken. Es kann ein Spiel zwischen der dritten und der vierten Fläche vorhanden sein, sodass diese nur unter bestimmten Bedingungen der Eingangslast aneinander anstoßen. Durch das Aneinanderanstoßen der dritten und der vierten Fläche 122, 124 kann verhindert werden, dass sich das Sonnenrad 40 und das Planetenrad 38 axial relativ zueinander bewegen (z. B. wenn der Getriebekasten 18 gekippt wird).
7 ist eine schematische Querschnittansicht der Getriebeanordnung 84 und der damit gekoppelten Getriebeanordnung 104.
Die Getriebeanordnungen 84, 104 bieten den Vorteil, dass die Zahnräder einander an ersten, zweiten, dritten und vierten Flächen halten können. Folglich benötigen die Getriebeanordnungen 84, 104 keine Haltelager zum Halten der Zahnräder. Dadurch können das Gewicht und die Kosten der Getriebeanordnungen 84, 104 reduziert werden und kann außerdem die für die Montage des Getriebekastens 18 benötigte Zeit reduziert werden.
8 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Welle 126 für einen Windrad-Getriebekasten 18 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Die Welle 126 weist eine Längsachse 140 auf und enthält einen ersten Kanal 128 und einen zweiten Kanal 130. Die Welle 126 kann weiterhin eine Kombination aus einer oder mehreren Fluidkopplungen wie etwa eine erste Fluidkopplung 132 und eine zweite Fluidkopplung 134 umfassen. Die Welle 126 kann derart in einem Windrad-Getriebekasten 18 installiert sein, dass die Längsachse 140 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 60 des Getriebekastens 18 ausgerichtet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Welle 126 derart in einem Windrad-Getriebekasten 18 installiert werden, dass die Längsachse 140 mit der Längsachse 60 des Getriebekastens 18 zusammenfällt (d. h. die Welle 126 in der radialen Mitte des Getriebekastens 18 positioniert ist). Die Welle 126 kann sich über eine wesentliche Länge des Getriebekastens 18 erstrecken und kann sich z. B. zwischen dem Zahnrad 44 und der Eingangswelle 24 erstrecken. Der zweite Kanal 130 oder die erste Drehkopplung 132 ist angeordnet, um ein Schmiermittel (z. B. Öl) von einem Schmiermittelreservoir 136 über eine Pumpe 138 zu empfangen. Die zweite Fluidkopplung 134, sofern vorhanden, ist angeordnet, um das Schmiermittel zu Komponenten des Windrad-Getriebekastens 18 zu führen.
Der erste Kanal 128 enthält ein erstes Rohr (z. B. ein Windrad-Getriebekasten-Pilotrohr), das im Wesentlichen zylindrisch ist. Nach der Installation in einem Getriebekasten 18 können elektrische Kabel (nicht in der Figur gezeigt) durch das Innere des ersten Rohrs verlaufen, wobei Verbindungen zwischen den sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehende Kabeln und Getriebekastenelementen zum Beispiel unter Verwendung von Schlupfringen an den Enden des ersten Rohrs vorgesehen werden können. Der zweite Kanal 130 umfasst ein zweites Rohr, das ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch ist. Das erste Rohr 128 ist in dem zweiten Rohr 130 mit einer konzentrischen Anordnung positioniert. In anderen Ausführungsformen kann das erste Rohr 128 in dem zweiten Rohr 130 mit einer nicht-konzentrischen Anordnung positioniert sein.
In einigen Ausführungsformen sind die Welle, der erste Kanal 128 und der zweite Kanal 130 konfiguriert, um sich um die Längsachse 140 zu drehen. Die erste Fluidkopplung 132 ist eine drehbare Fluidkopplung, die angeordnet ist, um eine dichte Verbindung vorzusehen, über die Schmiermittel von einer sich nicht drehenden Quelle oder von einer sich mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit als das zweite Rohr 130 drehenden Quelle zu dem sich drehenden zweiten Rohr 130 geführt werden kann. Sofern vorhanden, ist die zweite Fluidkopplung 134 eine drehbare Fluidkopplung, die angeordnet ist, um eine dichte Verbindung vorzusehen, über die Schmiermittel von dem sich drehenden zweiten Rohr 130 zu einer sich nicht drehenden Komponente des Getriebekastens 18 oder zu einer sich mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit als das zweite Rohr 130 drehenden Komponente des Getriebekastens 18 geführt werden kann.
In anderen Ausführungsformen sind die Welle, der erste Kanal 128 und der zweite Kanal 130 konfiguriert, um stationär um die Längsachse 140 zu bleiben. Die erste Fluidkopplung 132, sofern vorhanden, ist angeordnet, um eine dichte Verbindung vorzusehen, über die Schmiermittel von einer sich nicht drehenden Quelle zu dem zweiten Rohr 130 geführt werden kann. Wenn vorhanden, ist die zweite Fluidkopplung 134 eine drehbare Fluidkopplung, die angeordnet ist, um eine dichte Verbindung vorzusehen, über die Schmiermittel von dem sich nicht drehenden zweiten Rohr 130 zu einer sich drehenden Komponente des Getriebekastens 18 geführt werden kann.
In weiteren Ausführungsformen drehen sich der erste Kanal 128 und der zweite Kanal 130 mit verschiedenen Geschwindigkeiten relativ zueinander. In einem Beispiel ist der zweite Kanal 130 konfiguriert, um stationär um die Längsachse 140 zu bleiben, während sich der erste Kanal 128 um die Längsachse 140 dreht. Die erste Fluidkopplung 132, sofern vorhanden, ist angeordnet, um eine dichte Verbindung vorzusehen, über die Schmiermittel von einer sich nicht drehenden Quelle zu dem zweiten Rohr 130 geführt werden kann. Wenn vorhanden, ist die zweite Fluidkopplung 134 angeordnet, um eine dichte Verbindung vorzusehen, über die Schmiermittel von dem sich nicht drehenden zweiten Rohr 130 zu einer sich drehenden Komponente des Getriebekastens 18 geführt werden kann. In einem anderen Beispiel ist der zweite Kanal 130 konfiguriert, um sich um die Längsachse 140 zu drehen, während der erste Kanal 128 konfiguriert ist, um stationär zu bleiben. Die erste Fluidkopplung 132, sofern vorhanden, ist angeordnet, um eine dichte Verbindung vorzusehen, über die Schmiermittel von einer sich nicht drehenden Quelle zu dem zweiten Rohr 130 geführt werden kann. Falls vorhanden, ist die zweite Fluidkopplung 134 angeordnet, um eine dichte Verbindung vorzusehen, über die Schmiermittel von dem sich drehenden zweiten Rohr 130 zu einer sich nicht drehenden Komponente des Getriebekastens 18 oder zu einer sich mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit als das zweite Rohr 130 drehenden Komponente des Getriebekastens 18 geführt werden kann.
Wenn der Getriebekasten 18 in Betrieb ist, wird ein Schmiermittel wie etwa Öl aus dem Schmiermittelreservoir 136 durch die Pumpe 138 zu der ersten Kopplung 132 gepumpt. Das Schmiermittel wird an der ersten Kopplung 132 zu dem zweiten Rohr 130 geführt und fließt in den zwischen der Außenseite des ersten Rohrs 128 und der Innenseite des zweiten Rohrs 130 definierten Hohlraum. Das Schmiermittel wird von dem hin der Flussrichtung unteren Ende des zweiten Rohrs 130 (über die zweite Kopplung 134, sofern vorhanden) geführt und (z. B. über Kanäle) zu Komponenten des Windrad-Getriebekastens 18 (z. B. zu dem Planetenträger 26) zugeführt.
Die Welle 126 bietet den Vorteil, dass ein Schmiermittel zu im Wesentlichen allen Komponenten des Getriebekastens 18 geführt werden kann, weil sich die Welle 126 über einen wesentlichen Teil der Axiallänge des Getriebekastens 18 erstrecken kann. Weiterhin ermöglichen die ersten und zweiten drehbaren Fluidkopplungen 132, 134, dass Schmiermittel zwischen den statischen Komponenten und der sich drehenden Welle 126 und zwischen der Welle 126 und sich mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit als die Welle 126 drehenden Komponenten übertragen wird.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Welle 142 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Die in 9 gezeigte Welle 142 ist der in 8 gezeigten Welle 126 ähnlich, wobei einander ähnliche Merkmale jeweils durch gleiche Bezugszeichen angegeben werden. Die Welle 142 unterscheidet sich von der Welle 126 darin, dass die Welle 142 ein Außenrohr 144 umfasst, in dem der erste Kanal 128 und der zweite Kanal 130 angeordnet sind. In dieser Ausführungsform ist der erste Kanal 128 konzentrisch zu dem Außenrohr 144 und ist der zweite Kanal 130 nicht-konzentrisch zu dem Außenrohr 144. Außerdem kann eine Vielzahl von zweiten Kanälen in dem Außenrohr 144 zum Beispiel radial in Bezug auf die Längsachse angeordnet sein. Der zweite Kanal kann für eine Drehung konfiguriert sein oder kann konfiguriert sein, um stationär in Bezug auf die sich nicht drehenden Elemente des Getriebekastens zu bleiben.
10A, 10B und 10C bilden eine perspektivische Explosionsansicht eines Moduls 46 für einen Windrad-Getriebekasten 18 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Wie weiter oben mit Bezug auf 2 beschrieben, kann das Modul 46 an einem Windrad-Getriebekasten befestigt/von demselben entfernt werden und bietet einen Ausgang für den Windrad-Getriebekasten, der mit einem Generator oder einer anderen Hilfsantriebseinheit verbunden werden kann.
Wie in 10A gezeigt, umfasst das Modul 46 ein Gehäuse 148, das eine erste Öffnung 150 definiert, eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 152 und zwei dritte Öffnungen 154. Das Gehäuse 148 umfasst weiterhin eine Dichtungsanordnung (z. B. eine „O”-Ringdichtung), die sich wenigstens teilweise um die erste Öffnung 150 herum erstreckt.
Wie in 10B gezeigt, umfasst das Modul 46 auch eine Ausgangswelle 156 mit einem Zahnradteil 158 (in Entsprechung zu der Ausgangswelle 50 und der zweiten Ausgangswelle 48 der dritten Stufe von 2), ein erstes Lager 160 und ein zweites Lager 162. Das erste Lager 160 ist um die Ausgangswelle 156 auf einer Seite des Zahnradteils 158 angeordnet, und das zweite Lager 162 ist um die Ausgangswelle 156 auf der anderen Seite des Zahnradteils 158 herum angeordnet. Das erste und das zweite Lager 160, 162 können in den zwei dritten Öffnungen 154 montiert werden und auf diese Weise die Ausgangswelle 156 in dem Gehäuse 148 halten.
Wie in 10B gezeigt, können das erste Lager 160 und/oder das zweite Lager 162 als verschiedene Lagertypen realisiert werden. Dabei kann es sich jeweils um ein Lager mit einer oder mehreren Reihen von Rollelementen oder um zwei benachbarte Lager mit einer oder mehreren Reihen von Rollelementen handeln. Das erste Lager 160 und das zweite Lager 162 sind jedoch nicht auf Rollelementlager beschränkt (wobei es sich z. B. auch um hydrodynamische Lager handeln kann).
Wie in 10C gezeigt, umfasst das Modul 46 weiterhin eine Dichtung (z. B. eine Labyrinthdichtung 164), eine Sperrscheibe 166, eine Sperrmutter 168 und eine Gehäusekappe 170 (einschließlich einer Labyrinthdichtung). Die Dichtung 164 kann mit der Labyrinthdichtung der Gehäusekappe 170 und der Sperrscheibe 166 verbunden sein, wobei die Sperrmutter 168 zwischen denselben angeordnet sein kann. Die montierte Gehäusekappe 170 kann in einer der dritten Öffnungen 154 positioniert sein und kann das zweite Lager 162 axial und/oder radial halten.
11 ist eine perspektivische Ansicht des Moduls 46 von 10A, 10B und 10C im vollständig montierten Zustand. Aus 11 sollte deutlich werden, dass der Zahnradteil 158 derart in dem Gehäuse 148 angeordnet ist, dass er zu der ersten Öffnung 150 benachbart ist. Weiterhin ist zu beachten, dass ein Teil 172 der Ausgangswelle 156 von der Gehäusekappe 170 vorsteht und mit einem Windradgenerator oder einer anderen Hilfsantriebseinheit verbunden sein kann.
12 ist eine perspektivische Ansicht eines Windrad-Getriebekastens 18 und eines Moduls 46 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Das Modul 46 kann durch einen Arbeiter an der sich nicht drehenden Haltekomponente 62 (z. B. einem Gehäuse des Getriebekastens 18) angebracht oder von derselben gelöst werden. Wie in 12 gezeigt, hat die Verbindung des Moduls 46 mit dem Getriebekasten 18 zur Folge, dass das zweite Ausgangszahnrad 158 der dritten Stufe in das erste Ausgangszahnrad 44 der dritten Stufe eingreift.
Um das Modul 46 mit dem Getriebekasten 18 zu verbinden, kann ein Arbeiter Befestigungselemente (z. B. Schrauben) in die Vielzahl von zweiten Öffnungen 152 (und in entsprechende Öffnungen der sich nicht drehenden Haltekomponente 62) einstecken und Hand- und/oder Elektrowerkzeuge verwenden, um die Befestigungselemente für die Befestigung des Moduls 46 an dem Getriebekasten 18 festzuziehen. Weiterhin kann ein Arbeiter das Modul 46 von dem Getriebekasten 18 entfernen, indem er die Befestigungselemente mittels eines Hand- oder Elektrowerkzeugs löst.
Es ist zu beachten, dass das Modul 46 auch alternative Einrichtungen zum Befestigen oder Lösen des Moduls 46 an bzw. von dem Getriebekasten 18 umfassen kann. Zum Beispiel können das Modul 46 und der Getriebekasten 18 eine Nutanordnung umfassen, die mittels einer oder mehrerer Zapfen gesichert werden kann.
13A und 13B sind jeweils eine Querschnittseitenansicht und eine Querschnittvorderansicht eines anderen Moduls 174 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Das Modul 174 ist dem Modul 46 von 10 bis 12 ähnlich, wobei einander ähnliche Merkmale jeweils durch gleiche Bezugszeichen angegeben werden. Das Modul 174 unterscheidet sich von dem Modul 46 darin, dass das erste und das zweite Lager 176, 178 eine Rücken-an-Rücken-Kegelrollenlageranordnung bilden.
14 zeigt ein Verfahren zum Montieren, Verbinden und Lösen eines Moduls 46, 174, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. In Block 180 umfasst das Verfahren das Montieren eines Moduls 46, 174 in einem Werk und ein Vorspannen der Lager 160, 162, 176, 178. Es ist zu beachten, dass die Montage des Moduls 46, 174 in einem Werk durchgeführt werden kann, das von dem Standort des Windrads, in dem das Modul 46, 174 dann installiert wird, (z. B. Hunderte oder auch Tausende von Kilometern) entfernt sein kann.
In Block 182 umfasst das Verfahren das Verbinden des Moduls 46, 174 mit dem Getriebekasten 18. Ein oder mehrere Arbeiter können Befestigungselemente durch die Vielzahl von zweiten Öffnungen 152 einstecken und Hand- und/oder Elektrowerkzeuge verwenden, um die Befestigungselemente für die Befestigung des Moduls 46, 174 an dem Getriebekasten 18 festzuziehen.
In Block 184 umfasst das Verfahren das Entfernen des Moduls 46, 174 von dem Getriebekasten 18. Ein oder mehrere Arbeiter können Hand- und/oder Elektrowerkzeuge verwenden, um die in die zweiten Öffnungen 152 eingesteckten Befestigungselemente zu lösen und dadurch das Modul 46, 174 von dem Getriebekasten 18 zu entfernen. Zum Beispiel muss das Modul 46, 174 entfernt werden, wenn bestimmt wird, dass das Modul 46, 174 beschädigt ist (eines oder beide der Lager 160, 162 oder 176, 178 verschlissen sind) oder ein anderes Übersetzungsverhältnis für den Getriebekasten 18 gewünscht wird. Ein anderes Übersetzungsverhältnis kann zum Beispiel wünschenswert sein, wenn der Windrad-Getriebekasten in einer anderen Region oder Umgebung verwendet wird, in der andere Windgeschwindigkeiten vorherrschen, oder wenn die Eingangsgeschwindigkeit in den Generator anders ist (z. B. wenn eine andere Stromfrequenz erzeugt werden soll).
In Block 186 umfasst das Verfahren das Verbinden/Anbringen eines weiteren vormontierten Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung am dem Getriebekasten 18. Die Ausgangswelle des weiteren Moduls kann einen anderen Positionsversatz (d. h. eine andere Radialposition) aufweisen als das in Block 184 ausgewechselte Modul. Das weitere Modul kann einen Zahnradteil 158 mit der gleichen Anzahl von Zahnradzähnen wie der Zahnradteil in dem in Block 184 ausgewechselten Modul aufweisen. In diesem Beispiel sieht das weitere Modul einen direkten Ersatz für das entfernte (beschädigte) Modul vor. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das weitere Modul einen Zahnradteil 158 mit einer anderen Anzahl von Zahnradzähnen als der Zahnradteil in dem in Block 184 ausgewechselten Modul aufweisen. In diesen Ausführungsformen kann durch das Ersetzen des Ausgangsmoduls vorteilhafterweise auch das Übersetzungsverhältnis des Windrad-Getriebekastens 18 geändert werden.
Das Modul 46, 174 kann mehrere Vorteile bieten. Ein Vorteil besteht darin, dass das Modul 46, 174 relativ einfach durch einen oder mehrere Arbeiter unter Verwendung von Hand- und/oder Elektrowerkzeugen an einem Windrad-Getriebekasten 18 befestigt oder von demselben entfernt werden kann. Und weil das Modul 46, 174 vollständig in einem Werk montiert und konfiguriert werden kann, muss der mit der Installation des Moduls 46, 174 beschäftigte Arbeiter keine schwierigen und/oder zeitaufwändigen Konfigurationsaufgaben durchführen, wenn er das Modul 46, 174 in der Gondel 12 des Windrads 10 installiert. Wenn also das Modul beschädigt wird, kann das Modul relativ schnell ausgewechselt werden, wodurch die Auszeit des Windrads reduziert werden kann.
Wie oben genannt, bieten Ausführungsformen der Erfindung den Vorteil, dass ein oder mehrere Arbeiter relativ einfach das Übersetzungsverhältnis des Getriebekastens 18 ändern können, indem sie ein Modul mit einer ersten Anzahl von Zahnradzähnen durch ein weiteres Modul mit einer anderen zweiten Anzahl von Zahnradzähnen ersetzen. Außerdem ermöglichen die Ausführungsformen der Erfindung, dass ein oder mehrere Arbeiter relativ einfach einen Positionsversatz der Ausgangswelle ändern.
Das Modul 174 von 13A und 13B bietet den Vorteil, dass die Lageranordnung 176, 178 eine relativ geringe Temperaturempfindlichkeit aufweist. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Ausgangswelle mit relativ hohen Winkelgeschwindigkeiten gedreht wird.
Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf verschiedene Beispiele beschrieben, wobei jedoch zahlreiche Modifikationen an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Die vorstehend beschriebenen Merkmale können auch in anderen als den hier beschriebenen Kombinationen verwendet werden. Zum Beispiel kann der Windrad-Getriebekasten 18 eine oder mehrere der folgenden Einheiten (in einer beliebigen Kombination) umfassen: die Getriebekastenanordnung von 3, die Getriebeanordnungen von 5 bis 7, die Wellen von 8 und 9 und die Module von 10 bis 13.
Die Funktionen wurden mit Bezug auf bestimmte Merkmale beschrieben, wobei die Funktionen aber auch durch andere Merkmale erfüllt werden können, die hier beschrieben sein können oder nicht.
Die Merkmale wurden mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, wobei die Merkmale aber auch in anderen Ausführungsformen vorhanden sein können, die hier beschrieben sein können oder nicht.
Die vorstehende Beschreibung soll wichtige Merkmale der Erfindung verdeutlichen, wobei jedoch zu beachten ist, dass der Anmelder Schutz in Bezug auf alle patentfähigen Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen beansprucht, die vorstehend beschrieben und/oder in den Zeichnungen gezeigt sind, unabhängig davon, ob diese besonders betont wurden oder nicht.

Claims

Getriebeanordnung, die umfasst: ein erstes Zahnrad, das angeordnet ist, um sich um eine erste Längsachse zu drehen, und eine erste Vielzahl von Zahnradzähnen und weiterhin einen ersten Teil einschließlich einer ersten Fläche umfasst, ein zweites Zahnrad, das angeordnet ist, um sich um eine zweite Längsachse zu drehen, und eine zweite Vielzahl von Zahnradzähnen und weiterhin einen zweiten Teil einschließlich einer zweiten Fläche umfasst, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche angeordnet sind, um gegeneinander anzustoßen und eine relative nicht-Drehbewegung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads zu beschränken.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche eine relative Radialbewegung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad beschränken, wenn sie gegeneinander anstoßen.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche eine relative Axialbewegung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad beschränken, wenn sie gegeneinander anstoßen.
Getriebeanordnung nach Anspruch 2, wobei der erste Teil eine dritte Fläche umfasst und der zweite Teil eine vierte Fläche umfasst, wobei die dritte Fläche und die vierte Fläche eine relative Axialbewegung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad beschränken, wenn sie gegeneinander anstoßen.
Getriebeanordnung nach Anspruch 3, wobei der erste Teil eine dritte Fläche umfasst und der zweite Teil eine vierte Fläche umfasst, wobei die dritte Fläche und die vierte Fläche eine relative Radialbewegung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad beschränken, wenn sie gegeneinander anstoßen.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Teil kann in Nachbarschaft zu der ersten Vielzahl von Zahnradzähnen angeordnet ist und der zweite Teil in Nachbarschaft zu der zweiten Vielzahl von Zahnradzähnen angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Zahnrad ein Hohlrad eines Planetengetriebes ist und das zweite Zahnrad ein Planetenrad des Planetengetriebes ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Zahnrad ein Sonnenrad eines Planetengetriebes ist und das zweite Zahnrad ein Planetenrad des Planetengetriebes ist.
Getriebeanordnung, im Wesentlichen wie oben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und/oder in denselben gezeigt.
Windrad-Getriebekasten, der eine Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
Windrad, das eine Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
Windrad-Getriebekastenanordnung, die umfasst: eine Eingangswelle, die angeordnet ist, um sich um eine Längsachse zu drehen, eine sich nicht drehende Haltekomponente, die angeordnet ist, um die Eingangswelle zu halten, ein oder mehrere Lager, die in einem Bereich entlang der Längsachse vorgesehen sind und angeordnet sind, um einen Halt zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Haltekomponente vorzusehen, wobei das eine oder die mehreren Lager angeordnet sind, um eine nicht-Drehbewegung zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Haltekomponente wenigstens teilweise einzuschränken, wobei die Windrad-Getriebekastenanordnung keine weiteren Lager zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Haltekomponente in anderen Bereichen entlang der Längsachse aufweist.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach Anspruch 12, wobei das eine oder die mehreren Lager angeordnet sind, um eine relative Radialbewegung zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Haltekomponente zu beschränken.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach Anspruch 12 oder 13, wobei das eine oder die mehreren Lager angeordnet sind, um eine relative Axialbewegung zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Komponente zu beschränken.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei das eine oder die mehreren Lager angeordnet sind, um eine relative Kippbewegung zwischen der Eingangswelle und der sich nicht drehenden Komponente zu beschränken.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die sich nicht drehende Haltekomponente einen Planetenträger umfasst.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach Anspruch 16, wobei der Planetenträger ein Planetenträger einer zweiten Stufe ist.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die sich nicht drehende Haltekomponente in Bezug auf eine Drehung mit einem Bodenpunkt verbunden ist.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die sich nicht drehende Haltekomponente wenigstens teilweise innerhalb der Eingangswelle angeordnet ist.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei das eine oder die mehrere Lager Doppelreihen-Kegelrollenlager sind.
Windrad-Getriebekastenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei die Eingangswelle angeordnet ist, um eine Außenfläche eines Windrad-Getriebekastens zu definieren.
Windrad-Getriebekastenanordnung, im Wesentlichen wie oben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und/oder in denselben gezeigt.
Windrad, das eine Windrad-Getriebekastenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 22 umfasst.
Modul für einen Windrad-Getriebekasten, das umfasst: ein Gehäuse, das mit dem Windrad-Getriebekasten verbunden und von demselben gelöst werden kann, eine Ausgangswelle, die in dem Gehäuse montiert ist und einen Zahnradteil umfasst, wobei der Zahnradteil in ein Zahnrad des Getriebekastens eingreifen kann, wobei das Modul einfach an einem Windrad-Getriebekasten befestigt und von demselben gelöst werden kann.
Modul nach Anspruch 24, wobei das Zahnrad des Windrad-Getriebekastens ein Eingangszahnrad einer letzten Stufe des Windrad-Getriebekastens ist.
Modul nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Ausgangswelle eine Ausgangswelle einer letzte Stufe des Windrad-Getriebekastens ist.
Modul nach einem der Ansprüche 24, 25 oder 26, wobei die Ausgangswelle konfiguriert ist, um mit einem Generator oder einer anderen Hilfsantriebseinheit verbunden zu werden.
Modul nach einem der Ansprüche 24 bis 27, das weiterhin ein oder mehrere Lager umfasst, die angeordnet sind, um einen Halt zwischen dem Gehäuse und der Ausgangswelle vorzusehen.
Modul nach Anspruch 28, wobei das eine oder die mehreren Lager eine Rücken-an-Rücken-Lageranordnung mit einer O-Konfiguration aufweisen.
Modul nach einem der Ansprüche 24 bis 29, das weiterhin eine Vielzahl von Befestigungselementen für die Verbindung des Gehäuses des Moduls mit dem Windrad-Getriebekasten umfasst.
Modul, im Wesentlichen wie oben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und/oder in denselben gezeigt.
Windrad-Getriebekasten, das ein Modul nach einem der Ansprüche 24 bis 31 umfasst.
Windrad-Getriebekasten, das ein Modul nach einem der Ansprüche 24 bis 32 umfasst.
Verfahren, das umfasst: Montieren eines Moduls nach einem der Ansprüche 13 bis 20, und Verbinden des Moduls mit einem Windrad-Getriebekasten.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt zum Montieren des Moduls in einem Werk durchgeführt wird und das Modul mit dem Windrad-Getriebekasten in einer Gondel eines Windrads verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, das weiterhin das Entfernen des Moduls von dem Windrad-Getriebekasten umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 36, wobei das Modul eine erste Vielzahl von Zahnradzähnen umfasst und ein weiteres Modul nach einem der Ansprüche 24 bis 31 eine zweite Vielzahl von Zahnradzähnen, deren Anzahl sich von derjenigen der ersten Vielzahl von Zahnradzähnen unterscheidet, umfasst, wobei das Verfahren weiterhin das Lösen des Moduls von dem Windrad-Getriebekasten und das Verbinden des weiteren Moduls mit dem Windrad-Getriebekasten umfasst.
Welle für einen Windrad-Getriebekasten, die umfasst: einen ersten Kanal zum Aufnehmen von einem oder mehreren elektrischen Kabeln, einen sich von dem ersten Kanal unterscheidenden zweiten Kanal zum Aufnehmen eines unter Druck stehenden Schmiermittels für die Verteilung zu einer oder mehreren Komponenten des Windrad-Getriebekastens.
Welle nach Anspruch 38, wobei der erste Kanal ein erstes Rohr umfasst und der zweite Kanal ein zweites Rohr umfasst, wobei das erste Rohr innerhalb des zweiten Rohrs angeordnet ist.
Welle nach Anspruch 38, wobei der erste Kanal ein erstes Rohr umfasst und der zweite Kanal ein zweites Rohr umfasst, wobei die Welle weiterhin ein Außenrohr umfasst, wobei das erste Rohr und das zweite Rohr in dem Außenrohr angeordnet sind.
Welle nach einem der Ansprüche 38 bis 40, wobei eine Pumpe mit dem zweiten Kanal über eine erste drehbare Fluidkopplung verbunden ist und angeordnet ist, um ein unter Druck stehendes Schmiermittel zu dem zweiten Kanal zu führen.
Welle nach einem der Ansprüche 38 bis 41, wobei eine zweite Fluidkopplung mit dem zweiten Kanal verbunden ist und angeordnet ist, um ein unter Druck stehendes Schmiermittel zu einer oder mehreren Komponenten des Windrad-Getriebekastens zu führen.
Welle nach Anspruch 41 oder 42, wobei die Welle angeordnet ist, um sich um eine Längsachse zu drehen.
Welle nach Anspruch 43, wobei die erste Fluidkopplung eine drehbare Fluidkopplung zum Empfangen eines unter Druck stehenden Schmiermittels aus einem sich nicht drehenden Schmiermittelreservoir ist.
Welle nach Anspruch 43 oder 44, wobei die zweite Fluidkopplung eine drehbare Fluidkopplung ist, die mit einer oder mehreren Komponenten des Windrad-Getriebekastens verbunden ist, um ein unter Druck stehendes Schmiermittel zu einer oder mehreren Komponenten des Windrad-Getriebekastens zu führen.
Welle nach Anspruch 41 oder 42, wobei sich der erste Kanal nicht um eine Längsachse dreht.
Welle nach Anspruch 41, 42 oder 46, wobei sich der zweite Kanal nicht um eine Längsachse dreht.
Welle, im Wesentlichen wie oben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und/oder in denselben gezeigt.
Windrad-Getriebekasten, der eine Welle nach einem der Ansprüche 37 bis 48 umfasst.
Windrad, das eine Welle nach einem der Ansprüche 37 bis 48 umfasst.
Windradanordnung, die umfasst: eine Gondel, einen Getriebekasten mit einer Längsachse und einer ersten Außenfläche, die angeordnet ist, um sich um die Längsachse zu drehen, wobei die Windradanordnung kein Getriebekastengehäuse zwischen der ersten Außenfläche des Getriebekastens und der Gondel umfasst.
Windradanordnung nach Anspruch 51, wobei der Getriebekasten eine Eingangswelle umfasst, die wenigstens einen Teil der ersten Außenfläche des Getriebekastens definiert.
Windradanordnung nach Anspruch 52, wobei der Getriebekasten weiterhin eine sich nicht drehende Haltekomponente umfasst, die angeordnet ist, um mit der Gondel verbunden zu werden, und wenigstens einen Teil einer zweiten Außenfläche des Getriebekastens definiert.
Windradanordnung nach Anspruch 53, wobei der Getriebekasten ein oder mehrere Lager umfasst, um einen Halt zwischen der sich nicht drehenden Haltekomponente und der Eingangswelle vorzusehen.
Windradanordnung, im Wesentlichen wie oben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und/oder in denselben gezeigt.
Windrad, das eine Windradanordnung nach einem der Ansprüche 51 bis 55 umfasst.
Windrad-Getriebekasten, der eine oder mehrere der folgenden Einheiten umfasst: eine Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9; eine Windrad-Getriebekastenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 22; ein Modul nach einem der Ansprüche 24 bis 31; eine Welle nach einem der Ansprüche 3821 bis 4827.
Neuartiger Gegenstand oder Kombination einschließlich eines neuartigen Gegenstands innerhalb des Umfangs oder in Beziehung zu der Erfindung gemäß den vorstehenden Ansprüche oder nicht.