DE202005013329U1

DE202005013329U1 - Arretier- und entsperrbare Verdreheinheit für wälzgelagerte Planetenräder in Windkraft-Planetengetrieben, durch die die dazugehörigen Wälzlager-Innenringe in vollständig montiertem Lager-Zustand und bei zusammengebautem Getriebe von außen verdreht werden können

Info

Publication number: DE202005013329U1
Application number: DE202005013329U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2015-08-25

Abstract

Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit für wälzgelagerte Planetenräder in Windkraft-Planetengetrieben, die einen einheitlichen oder gestuften Planetenradbolzen-Durchmesser sowie ein- oder mehrreihige Wälzlager in offener oder abgedichteter oder aber auch in angestellter oder nicht angestellter Version aufweisen, mit der die dazugehörigen Wälzlager-Innenringe in den Planetenrädern in vollständig montiertem Lager-Zustand und bei zusammengebautem Getriebe von außen verdreht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse an geeigneter Stelle eine oder mehrere wiederverschließbare Öffnungen (1) aufweist, um die Stirnseiten mindestens eines Planetenradbolzens (3) sowie die dazugehörigen Bereiche des Planetenträgers (2) von außen erreichen zu können.

Description

Nimmt man bei heutigen Windkraftanlagen eine grobe Unterteilung bezüglich des Antriebskonzeptes vor, so könnte diese lauten: getriebeloser Direkt-Antrieb oder Antrieb über Getriebe.
Im zweiten Fall, also wenn Getriebe verwendet werden, sind diese üblicherweise als Planetengetriebe ausgeführt.
Was die Lagerung der Planetenräder einer herkömmlichen Planetengetriebe-Bauart betrifft, so weist diese üblicherweise ein- bis mehrreihige Wälzlager auf, deren Außenringe (wenn nicht außenringlose Lager verwendet werden) dem Planeten-Lagerungsfall entsprechend mit dem umlaufenden Planetenrad zusammen drehen, und deren Innenringe (gleich dem Planetenradbolzen, der sie aufninimt) bezogen auf den Planetenträger stehen; d.h., der oder die Außenring(e) haben Umfangslast, wohingegen der oder die Innenringe) Punktlast haben.
Verbleiben die einmal verbauten Lager in ihrer Position (so, wie es bei einer herkömmlichen Planetenradlagerung üblicherweise der Fall ist), so bedeutet dieses für die stehenden, punktbelasteten Innenringe, dass immer nur ein gewisser Bereich ihrer Laufbahnen während des Betriebes belastet wird; der andere Laufbahnbereich (ca. 180° – 200° des gesamten 360°-Laufbahn-Umfanges) erfährt hingegen bis zum Wechsel oder Ausfall der Lager nicht einmal annähernd eine vergleichbare Belastung.
Zeigen sich mit dieser Art der Planetenradlagerung in den allermeisten Fällen des allg. Maschinenbau auch vollkommen ausreichende Lager-Lebensdauerwerte, so ist dieses bei Windkraft-Getrieben häufig nicht der Fall; d.h., aufgrund der dynamischen Vorgänge sowie den elastischen Verformungen als auch kurzzeitig aufkommenden, spezifischen Spitzen-Belastungen ergeben sich oftmals Lebensdauerwerte für die Planetenradlager, die teilweise weniger als 1/3 der zuvor errechneten Größenordnung entsprechen.
Um dieses Missverhältnis bei neuen, oder bereits vorhandenen Windkraft-Planetengetrieben zu verringern, soll der oben beschriebene Laufbahnbereich der Innenringe, welcher üblicherweise während der gesamten Betriebszeit nicht belastet wird, durch intervalhnäßiges Verdrehen in eine jeweils andere Position mit zum Tragen herangezogen werden.
Der im Schutzanspruch-1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Innenringe der Planetenradlager jedoch nicht über einen aufwendigen Ausbau, sondern bei zusammengebautem Getriebe von außen (also ohne Lager- und Getriebe-Demontage ) verdrehen zu können.
Dieses demontagefreie, und in zusammengebautem Zustand von außen mögliche Verdrehen der Wälzlager-Innenringe, welches bei Windkraft-Planetengetrieben nicht Stand der Technik ist, wird durch die im Schutzanspruch-1 aufgeführten Konstruktionsmerkmale erreicht.
Mit der Erfindung geht einerseits einher, dass das Getriebe weder von der Anlage entkoppelt, noch von der Gondel heruntergehoben sowie nicht einmal zerlegt werden muss, und andererseits, dass durch das Verdrehen der Innenringe (beispielsweise im Zuge der halb- oder einjährigen Maschinen-Wartung) sowie das damit verbundene Ausschöpfen des gesamten Laufbahnbereiches nicht nur die Lager-, sondern zudem auch die gesamte Getriebe-Lebensdauer deutlich steigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mittels der beigefügten Zeichnungen dargestellt, wobei deren Beschreibung sich wie folgt liest:
In Zeichnung „I" spiegelt die 3D Ansicht ein Getriebegehäuse wider, an dem symbolisch zwei wiederverschließbare Öffnungen (1) dargestellt sind, auf die jedoch erst im weiteren Text Bezug genommen wird.
Die unterhalb der 3D Ansicht aufgeführte Darstellung zeigt die Vorderansicht eines Planetenträgers (2) samt einem Planetenrad mit den dazugehörigen Wälzlagern und dem Planetenradbolzen (3); rechts daneben ist diese Darstellung in der Seitenansicht zu sehen.
In Zeichnung „II" ist die Planetenrad-Lagerung vergrößert dargestellt, damit der konstruktive Aufbau der Verdreh-Einheit leichter erklärt werden kann, wobei im einzelnen gilt:
Der Planetenradbolzen ist in den Bohrungen des Planetenträgers (2) an sich zwar drehbar gelagert, wird durch die Arretier- und Entspen-Einrichtung (4) im arretierten Zustand jedoch an einem eigenständigen Verdrehen (mechanisch) gehindert.
Erst wenn die Arretier- und Entsperr-Einrichtung (4) manuell betätigt wird („Ziehen" des Sicherungsstiftes gegen die innenliegende Schraubenfeder), kann der Planetenradbolzen gedreht werden, wobei dieses (entsprechend der 3DAnsicht auf Zeichnung „I") durch das Verdrehwerkzeug (5) erfolgt, welches zuvor auf die entsprechende Werkzeug-Aufnahme (10) am Bolzen gesteckt werden muss.
Da der Planetenradbolzen bei diesem Beispiel mit einer Längs-Nut ausgestattet ist, in die eine Mitnehmerscheibe (6) greift, und diese Scheibe mit ihrer entsprechenden Stirnseiten-Profilierung wiederum in dafür vorgesehene, stirnseitige Nuten (8) an den Wälzlager-Innenringen (7) fasst, ergibt sich eine mechanische Verbindung zwischen dem Planetenradbolzen und den Wälzlager-Innenringen; dieses bedeutet, dass mit Verdrehen des Bolzens ein gewünschtes Verdrehen der Wälzlager-Innenringe erfolgt.
Wird die Arretier- und Entsperr-Einrichtung (4) nach dem jeweiligen Entsperren nicht weiter betätigt, endet die Verdrehmöglichkeit des Planetenradbolzens (3) spätestens an der konstruktiv nächstmöglichvorgesehenen Position durch ein automatisches Einrasten des federbelasteten Sicherungsstiftes der Einrichtung (4) in den Bolzen; bei diesem Beispiel wurden drei „Einrast-Bohrungen" in einem Winkel-Abstand von 120° (siehe hierzu die Seitenansicht in Zeichnung „I") gewählt, so dass der gesamte 360°-Laufbahn-Umfang eines Innenringes drei gleich große Lastzonen-Bereiche erhält.
In Abhängigkeit von dem Gesamtgewicht (Bolzen, Planetenrad und Lager) ist es sinnvoll, diejenigen Oberflächenbereiche (9) am Planetenradbolzen, welche von den Planetenträger-Bohrungen aufgenommen werden, so zu beschichten, dass der Bolzen mit einer geringen Reibkraft verdreht werden kann; alternativ können in die Planetenträger-Bohrungen Buchsen eingeschrumpft werden, die ihrerseits eine reibungsmindernde Gleitfläche aufweisen.
Wurden zu Beginn der Zeichnungs-Erklärung die wiederverschließbaren Öffnungen (1) am Getriebegehäuse erwähnt, so dienen diese dazu, sowohl die Anetier- und Entsperr-Einrichtung (4) von außen manuell erreichen, als auch das notwendige Verdrehwerkzeug (5) auf die dafür vorgesehene Aufnahme (10) am Bolzen von außen aufstecken zu können; siehe hierzu die 3D Ansicht in Zeichnung „I".
Wie zuvor dargestellt, bietet diese Verdreh-Einrichtung die Möglichkeit, sonst nicht genutzte Bereiche der Innenring-Laufbahn mit als Lastzone heranzuziehen, und damit eine deutliche Steigerung der Gesamt-Lebensdauer zu erzielen, ohne dass das Getriebe entkoppelt, oder von der Gondel heruntergehoben und nicht einmal zerlegt werden muß.

1: wiederverschließbare Öffnungen am Getriebegehäuse
2: Planetenträger
3: Planetenradbolzen
4: Arretier- und Entsperr-Einrichtung
5: aufsteckbares Verdrehwerkzeug
6: Mitnehmerscheibe
7: Wälzlager-Innenring
8: stirnseitige Innenring-Nut
9: reibungsmindernde Beschichtung
10: Aufnahme für aufsteckbares Verdrehwerkzeug

Claims

Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit für wälzgelagerte Planetenräder in Windkraft-Planetengetrieben, die einen einheitlichen oder gestuften Planetenradbolzen-Durchmesser sowie ein- oder mehrreihige Wälzlager in offener oder abgedichteter oder aber auch in angestellter oder nicht angestellter Version aufweisen, mit der die dazugehörigen Wälzlager-Innenringe in den Planetenrädern in vollständig montiertem Lager-Zustand und bei zusammengebautem Getriebe von außen verdreht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse an geeigneter Stelle eine oder mehrere wiederverschließbare Öffnungen (1) aufweist, um die Stirnseiten mindestens eines Planetenradbolzens (3) sowie die dazugehörigen Bereiche des Planetenträgers (2) von außen erreichen zu können.
Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradbolzen (3) in den jeweiligen Planetenträger-Bohrungen zwar drehbar gelagert sind, sie über die von außen durch die Öffnung (1) erreichbaren Arretier- und Entsperr-Einrichtungen (4) im arretierten Zustand jedoch eine kraftschlüssige Verbindung zum Planetenträger aufweisen (also nicht selbsttätig drehen können);
Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradbolzen (3) über die von außen durch die Öffnung (1) erreichbaren Arretier- und Entsperr-Einrichtungen (4) zum Verdrehen entsperrt werden können;
Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradbolzen (3) im entsperrten Zustand durch ein geeignetes Verdrehwerkzeug (5) in eine andere Position verdreht werden können, wobei das Werkzeug selbst über die Öffnungen (1) auf die an den Stirnseiten der Bolzen befindliche Aufnahme (10) gesteckt werden kann;
Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entsperr- und Arretiereinrichtung (4) nach dem manuellen Entsperren und Weiterdrehen des jeweiligen Bolzens (3) diesen (nach erfolgtem Loslassen der Arretier-Einrichtung) in der konstruktiv nächstmöglich-vorgegebenen Position automatisch wieder gegen ein weiteres, möglicherweise eigenständiges Verdrehen arretiert, sofern die Arretiereinrichtung nicht weiter auf „entsperrt" gehalten wird;
Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradbolzen (3) in montiertem Zustand über entsprechende Mitnehmer (6) eine in Drehrichtung kraftschlüssige Verbindung zu den Wälzlager-Innenringen (7) aufweisen, die dafür entsprechende Nuten bzw. Aussparungen (8) haben;
Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradbolzen (3), abhängig von der Getriebegröße und dem damit vorhandenen Gesamtgewicht aus Bolzen, Planetenrad und vollständiger Lagerung, vorzusgweise entweder eine reibungsmindernd- und korrosionsschützende Beschichtung (9), oder ein Ölspeicher-Nutsystem an den Oberflächenbereichen aufweisen, wo sie in dem Planetenträger (2) drehbar gelagert sind; oder aber, dass die Bolzen in diesem Bereich oberflächengehärtet sind, und durch in die Planetenträger-Bohrungen eingeschrumpfte Buchsen mit reibungsmindernder Gleitfläche entsprechende Partner-Drehflächen fiden;
Arretier- und entsperrbare Verdreh-Einheit nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Punkt-1 bis -7 dargestellte Konstruktionsaufbau nicht nur für neu zu konstruierende, sondern ebenfalls auch für bereits vorhandene Windkraft-Planetengetriebe durch nachträgliche Umbau-Maßnahmen möglich ist.