EP4288681A1 - Sound-proofed planetary gearbox, and wind turbine comprising such a gearbox - Google Patents

Sound-proofed planetary gearbox, and wind turbine comprising such a gearbox

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Publication number
EP4288681A1
EP4288681A1 EP22708308.6A EP22708308A EP4288681A1 EP 4288681 A1 EP4288681 A1 EP 4288681A1 EP 22708308 A EP22708308 A EP 22708308A EP 4288681 A1 EP4288681 A1 EP 4288681A1
Authority
EP
European Patent Office
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gear
ring
sound
planetary
components
Prior art date
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Pending
Application number
EP22708308.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Mitsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FM Energie GmbH and Co KG
Original Assignee
FM Energie GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by FM Energie GmbH and Co KG filed Critical FM Energie GmbH and Co KG
Publication of EP4288681A1 publication Critical patent/EP4288681A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/0006Vibration-damping or noise reducing means specially adapted for gearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/08General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D15/00Transmission of mechanical power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/403Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H57/0006Vibration-damping or noise reducing means specially adapted for gearings
    • F16H2057/0012Vibration-damping or noise reducing means specially adapted for gearings for reducing drive line oscillations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a planetary gear for higher gear ratios, which can be used in machines and systems, in particular wind turbines, in which high torques and power levels have to be transmitted.
  • the invention relates in particular to such a planetary gear which, thanks to a special new design, is particularly sound-decoupled with regard to particularly radially and torsional sound events that frequently occur during operation of the machine or system.
  • Planetary gears are very often used in mechanical engineering to achieve higher translations.
  • a planetary gear consists of four main components, namely the sun gear, planetary gears, ring gear and planetary gear carrier. The wheels can be moved differently.
  • the sun gear and the planetary gears are the rotating gear members; the planet ring gear, on the other hand, stands still and is installed in a fixed position between the input-side and output-side planet carrier. In this design, the planet carriers are in orbit around the sun.
  • higher gear ratios can be achieved than with the standard gear and that is why the gears of large systems, in particular wind power plants, are constructed in this way.
  • the conventional planetary gears for wind turbines have no or only the usual damping devices, so that all of the loads mentioned must be absorbed and borne by the individual parts of the wheels, bearings and gears. It is now also possible to dampen the bearings of the individual moving wheels using elastic bushings (WO 2015/055291).
  • Every gear generates structure-borne noise when the gear teeth roll off. This is transferred from the planets to the planet ring gear.
  • the planet ring gear in wind turbines is fixed and installed between the housing halves.
  • the structure-borne noise generated by the gearing is thus transmitted to the gear housing.
  • the gearbox housing as such is fixed, or also soundproofed, connected to the machine frame and thus also to the tower.
  • the structure-borne noise insulation between the gearbox and the machine carrier must transmit the large torques while at the same time decoupling the noise. It has been shown that noise directed primarily radially or torsionally to the rotor/gearbox shaft, especially in the 2nd gear stage, frequently leads to problems and complaints. These undesired sound events occur particularly in the frequency range between 150 and 250 Hertz and are difficult to control with the usual means.
  • the task was therefore to modify conventional planetary gears in such a way that they have improved sound decoupling with regard to radial or torsional vibrations in the audible frequency range, in particular between 100 and 300 Hz.
  • the object of the invention is therefore a sound-decoupled planetary gear for avoiding or reducing radially and/or torsional sound events. It comprises an outer transmission flange on the input side in the axial direction, an outer transmission flange on the output side and a fixed ring gear arranged in between, wherein according to the invention
  • said ring gear is positioned with its entire frontal periphery out of contact with the inner surface of the surrounding central cylindrical gear portion through a gap
  • elastic annular components are provided, which are arranged on both sides of the fixed ring gear and are clamped or connected via their elastic part to the two side surfaces of the ring gear on the one hand and to the respective adjacent outer gear flange components on the other.
  • the task of the gap and the annular elastic components is to separate the planetary ring gear in terms of structure-borne noise from the input-side and output-side transmission housings.
  • the two transmission housings are no longer, as mentioned, usually connected to one another via the planetary ring gear, but by an additional central cylindrical ring that forms an outer tube for the planetary ring gear.
  • the inner diameter of this cylindrical ring which acts as an outer tube, is selected to be larger than the outer diameter of the planetary ring gear. so that the resulting gap cannot come into contact between the outer tube or the other planet carrier parts connected to it and the ring gear.
  • both ring-shaped elastic components attached to the left and right of the ring gear essentially consist of a ring-shaped outer sheet, a ring-shaped inner sheet and an elastic layer arranged between the said sheets, with the ring-shaped outer sheet being attached to the respective adjacent transmission flange and the ring-shaped Inner sheet of the respective adjacent side surface of the ring gear facing.
  • the diameter of the ring-shaped outer sheet is larger than the diameter of the ring-shaped inner sheet and thus has a protruding area which is not provided with the elastic layer but with bores and serves to be connected to the respective outer transmission flange.
  • the elastomer layer is attached between the two sheets in the area of the inner sheet.
  • Said annular elastic components are connected to the relevant side surfaces of the ring gear by means of fastening means, for example screw connections, in each case on or on their annular inner sheets.
  • fastening means for example screw connections
  • the ring gear of the planet is held in place by its ring-shaped side surfaces with that part of the adjacent ring-shaped components which have the elastic layers, and is therefore not directly connected to the transmission flanges, as has been usual in the prior art , or.
  • the elastic ring-shaped components can be composed of two or more ring segments, which is significantly more advantageous with regard to the production of such components.
  • the ring with the elastic layers can consist of, for example, 10, 15 or 20 individual segments.
  • the two or more circular segments of the ring-shaped components have suitable sealing means.
  • these sealing means may be embossments or formations, such as ridges or lips, of the elastomeric layer at all or some of the joints. With axial tension of the ring segments or with torsional shear forces, these for a seal. It is also important that the side surfaces (39) of the individual ring segments, which are common contact surfaces when they are assembled, are level with one another so that the sealing means are effective. Likewise, after the individual ring segments have been joined, the ring surface should be as planar as possible.
  • the elastomers suitable for the annular elastic components are known in principle in the prior art. In the simplest case, natural rubber or rubbers derived from it can be used. However, the usual modern plastics, such as polyurethanes, are also very suitable because of their higher strength. In the case of higher torques, the elastic elements are exposed to relatively high shearing forces, so that sufficient strength of the elastomer layer of the elements must be ensured.
  • the elastomers should also be resistant to the fluids or oils in the transmission. This also applies in particular to the seals between the individual circular segment ducks of the elastic ring-shaped components on both sides of the ring gear. If the plastics used are sufficiently strong but not resistant to organic oils, oil-resistant seals can also be used.
  • the planetary gears according to the invention can preferably be used as a second planetary/gear stage to reduce radially and/or torsional structure-borne noise, particularly in the range between 150 and 250 Hz, and are therefore ideally suited for installation in wind turbines.
  • the planetary gears according to the invention can also be used for the first planetary stage, in which higher torques usually occur.
  • the subject matter of the invention is therefore also a wind power plant comprising a tower, nacelle, rotor, gearbox and generator, in which the gearbox is a planetary gearbox as described and characterized.
  • Fig. 1 shows in cross section (a) and in side view (b)(c) a planetary gear with fixed ring gear and planet carrier parts according to the prior art. The other gears and parts of a planetary gear are omitted.
  • the ring gear (4) consists of the actual gear rim (4.1) and the ring-shaped rim (4.2). This edge is firmly connected to both the input-side gear flange (1) and the output-side gear flange (8) via the screw connections (2), so that any radially directed sound from the ring gear of the ring gear is directed outwards directly into the flange parts.
  • Fig. 2 shows a perspective exploded graphic of a planetary gear according to the invention without inner components, such as sun gear and planetary gears in half view.
  • the object depicted in this way comprises a first outer transmission flange (1) which has a large number of axial bores (1.1) on its outer circumference.
  • bolts (2) which are inserted through the holes (1.1) and are so long that they can be passed through all other components.
  • a first ring-shaped component (3) follows, which is essential to the invention.
  • this component consists of a large number of circle segments (3.5), which are tightly joined together.
  • the complete ring element (3) would be made up of 15 circle segments (3.5).
  • the ring element (3) or each individual circle segment (3.5) consists of an outer sheet (33) and an inner sheet (32).
  • the outer plate faces the transmission component (1), and the inner plate is arranged opposite the ring gear (4) following in the row of the exploded diagram.
  • An elastic layer (31) with a layer thickness (34) of 10-20 mm is provided between the outer and inner sheet metal.
  • the outer sheet (33) has a larger outer diameter than the inner sheet (32).
  • the ring-shaped elastomer layer between the outer and inner sheet metal is completely covered by the inner sheet metal (32), ie it has the same outer diameter.
  • the outer sheet (33) of the ring-shaped component (3), or each individual segment thereof, has a projection (33') on the outer circumference, in which a large number of bores (3.1) are provided, which are arranged in number and alignment correspond to the number and arrangement of the bores (1.1) in the gearbox flange (1).
  • the screw bolts (2) are guided through these holes after assembly.
  • the ring element (3) has additional bores for accommodating screws.
  • the bores have a larger diameter in the area of the sheet metal (33) and in the elastomer layer in order to be able to accommodate the screw head together with the required screw tightening tool.
  • the holes in the plates (32) have the diameter of the screw shank. (4.1) there are appropriate threaded holes to fasten the ring elements (3) to the ring gear (4) with the screws (6).
  • the central cylindrical or ring-shaped gear part (5) is at least as wide as the ring gear (4) with the gear rim (4.5) inserted underneath.
  • the ring-shaped gear part (5) is preferably wider than the ring gear. The difference between the width of the component (5) and the ring gear (4) therefore results in the preload of the elastomer elements (3) and (3').
  • the component (5) also has a large number of bores (5.1), which correspond in number and orientation to the number and arrangement of the bores (1.1) and (3.1) in the transmission flange (1) and in the component (3).
  • the ring gear (4) has an outer diameter which is smaller than the inner diameter of the component (5) arranged above it. The diameters are selected in such a way that a gap with a gap thickness of 5 - 15 mm is formed.
  • the inner surface (5.3) of the middle ring (5) has no contact whatsoever with the outer surface (4.3) of the ring gear (4).
  • the ring gear (4) has threaded bores (4.1) on both sides in order to connect the components (3)(4)(3') to one another via the elastic elements (31 (34). In addition to the threaded bores, it is possible to improve power transmission also provide additional pins to transmit the shear forces.
  • the component (3') on the rear side of the ring gear (4) or the outer ring (5) corresponds essentially to the ring element (3) on the front side of the ring gear (4)/outer ring (5).
  • the rear outer transmission component (8) which has bores (8.1) arranged on the outer circumference in order to be connected and clamped to the components (1)(3)(5) and (3') by the screw bolts (2). will.
  • FIG. 2 also shows an enlarged section of the elastic ring-shaped component (3) in the area of two colliding circle or ring segments (3.5)(3.5').
  • Appropriate arrangement and shaping as a sealing bead (36)(37(38) causes parts of the elastomer layer (31) to provide an adequate seal after they have been joined together.
  • Fig. 3 shows individual sections of the planetary gear according to the invention.
  • the explanations under Fig. 2 are to be applied.
  • Fig. 4 shows individual representations of the elastic ring elements (3) (3 ') according to the invention or their circle segments (3.5), from which they are composed.
  • sealing means in the form of appropriately dimensioned sealing beads (36)(37)(38) are provided at the bottom and at the corners of the individual segments (3.5).
  • An elastic ring element (3) or (3') according to the invention is a sandwich element consisting of an elastomer (31) and two flat discs (32) and (33)(33'), as already described above.
  • the task of these elements is to separate the planet ring gear (4) from the transmission housings (1) and (8) in terms of structure-borne noise.
  • the two gear housings are no longer connected to one another via the planetary ring gear, but by an additional ring, the planetary outer tube (5). Since the inner diameter of the outer tube is larger than the outer diameter of the planetary hollow tube, a gap (9) is created which prevents sound transmission.
  • the said sandwich rings (3) and (3') which can be composed of a large number of ring segments (3.5)(3.5') for manufacturing reasons, are inserted in the axial direction in front of and behind the planetary ring gear and inserted between the planetary ring gear and respective transmission housing (1) (8) jammed.
  • the rings (3)(3') or the elastomer circle segments (3.5) are axially prestressed to such an extent that the torsional torques that occur are transmitted as thrust via the circle segments.
  • the power transmission required for the torque between the elastic rings (3)(3') or their circular segments and the ring gear (4) or the gear housing (1)(8) takes place as required by friction.
  • the elastomer circular segments (3.5) are drilled through bores (3.1) in the circumference (33') of the outer sheet (33) that protrudes beyond the diameter of the elastomer and bores (5.1) in the planetary outer tube (5) as well as bores (1.1) and (8.1) in the two housing halves (1) (8) with the axially arranged bolts (2).
  • the circular segments (3.5) of the elastic rings (3) (3') contain additional, usually circular, recesses or bores (3.2) for receiving one or more fastening screws (6), whereby the inner plate (32) with the planet Ring gear (4) is connected axially. In this way, the torsional moment is safely transmitted via frictional locking due to the preload of the elastomer elements and at the same time by the screw connection.
  • the planet ring gear is thus completely decoupled from the gearbox housing.
  • the elastomer elements have a high degree of rigidity in the axial direction, they are relatively flexible in the thrust direction, i.e. in the radial direction and in the torsional direction, which means good insulation of the structure-borne noise that occurs.
  • the ratio between axial stiffness and shear stiffness is approximately 100:1.

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Abstract

The invention relates to a planetary gearbox for higher gear ratios which can be used in machines and plants, in particular wind turbines, in which high torques and powers have to be transmitted. More particularly, the invention relates to such a planetary gearbox which, owing to a special novel design, is particularly sound-proofed with respect to sound events, in particular radially and torsionally directed sound events, which occur frequently during operation of the machine or plant.

Description

SCHALLENTKOPPELTES PLANETENGETRIEBE UND WINDKRAFTANLAGE MIT SOLCH EINEM GETRIEBE SOUND-COUPLED PLANETARY GEAR AND WIND TURBINE WITH SUCH GEAR
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für höhere Übersetzungen, welches in Maschinen und Anlagen, insbesondere Windkraftanlagen, bei denen hohe Drehmomente und Leistungen übertragen werden müssen, eingesetzt werden kann. Die Erfindung betrifft insbesondere ein solches Planetengetriebe, welches durch eine spezielle neuartige Konstruktion besonders schallentkoppelt ist in Bezug auf insbesondere radial und torsional gerichtete Schallereignisse, die beim Betrieb der Maschine oder Anlage häufig auftreten. The invention relates to a planetary gear for higher gear ratios, which can be used in machines and systems, in particular wind turbines, in which high torques and power levels have to be transmitted. The invention relates in particular to such a planetary gear which, thanks to a special new design, is particularly sound-decoupled with regard to particularly radially and torsional sound events that frequently occur during operation of the machine or system.
Planetengetriebe werden im Maschinenbau sehr häufig eingesetzt, um höhere Übersetzungen zu erzielen. Ein Planetengetriebe besteht aus vier wesentlichen Komponenten, nämlich Sonnenrad, Planetenräder, Hohlrad und Planetenradträger. Dabei können die Räder unterschiedlich bewegt werden. Bei der Umlaufübersetzung sind das Sonnenrad und die Planetenräder die drehenden Getriebeglieder; das Planeten-Hohlrad hingegen steht still und ist feststehend zwischen antriebsseitigem und abtriebsseitigem Planetenträger verbaut. Bei dieser Ausführung befinden sich die Planetenträger im Umlauf der Sonne. Mit einem solchen Umlaufgetriebe lassen sich höhere Übersetzungen als beim Standardgetriebe erreichen und deshalb sind die Getriebe von großen Anlagen, insbesondere Windkraftanlagen in dieser Weise aufgebaut. Planetary gears are very often used in mechanical engineering to achieve higher translations. A planetary gear consists of four main components, namely the sun gear, planetary gears, ring gear and planetary gear carrier. The wheels can be moved differently. In the case of the epicyclic transmission, the sun gear and the planetary gears are the rotating gear members; the planet ring gear, on the other hand, stands still and is installed in a fixed position between the input-side and output-side planet carrier. In this design, the planet carriers are in orbit around the sun. With such an epicyclic gear, higher gear ratios can be achieved than with the standard gear and that is why the gears of large systems, in particular wind power plants, are constructed in this way.
Die herkömmlichen Planetengetriebe für Windkraftanlagen weisen keine oder nur übliche Dämpfungseinrichtungen auf, so dass alle genannten Lasten von den Einzelteilen der Räder, Lager und Getriebe aufgenommen und getragen werden müssen. Es ist nunmehr auch möglich die Lager der einzelnen bewegten Räder durch elastische Buchsen zu dämpfen (WO 2015/055291). The conventional planetary gears for wind turbines have no or only the usual damping devices, so that all of the loads mentioned must be absorbed and borne by the individual parts of the wheels, bearings and gears. It is now also possible to dampen the bearings of the individual moving wheels using elastic bushings (WO 2015/055291).
Ein Hauptproblem ist aber dennoch geblieben und hat sich durch den Einsatz von immer größer werdenden Windkraftanlagen mit immer höheren zu übertragenen Drehmomenten verstärkt, insbesondere dann, wenn mehrere Getriebe- / Planetenstufen zum Einsatz kommen müssen. Und das ist die Geräuschentwicklung, die durch bei einem großen Planetengetriebe, wie es in Windkraftanlagen üblicherweise eingesetzt wird, verstärkt auftritt.However, one main problem has remained and has increased due to the use of ever larger wind turbines with ever higher torques to be transmitted, especially when several gear/planetary stages have to be used. And that is the noise development that occurs amplified by a large planetary gear, as is commonly used in wind turbines.
Jedes Getriebe erzeugt beim Abwälzen der Verzahnung Körperschall. Dieser wird von den Planeten auf das Planeten-Hohlrad übertragen. In der Regel ist das Planeten-Hohlrad bei Windkraftanlagen feststehend und zwischen den Gehäusehälften eingebaut. Somit wird der durch die Verzahnung erzeugte Körperschall auf das Getriebegehäuse übertragen. Das Getriebegehäuse als solches ist fest, oder auch schallisoliert, mit dem Maschinenträger und damit auch mit dem Turm verbunden. Die Körperschallisolation zwischen Getriebe und Maschinenträger muss die großen Drehmomente bei gleichzeitiger Schallentkopplung übertragen. Dabei hat sich gezeigt, dass vor allem radial oder torsional zur Rotor-/ Getriebewelle gerichteter Schall, insbesondere in der 2. Getriebestufe, gehäuft zu Problemen und Beschwerden führt. Diese unerwünschten Schallereignisse treten insbesondere im Frequenzbereich zwischen 150 und 250 Hertz auf und sind nur schwer mit den üblichen Mitteln in den Griff zu bekommen. Every gear generates structure-borne noise when the gear teeth roll off. This is transferred from the planets to the planet ring gear. As a rule, the planet ring gear in wind turbines is fixed and installed between the housing halves. The structure-borne noise generated by the gearing is thus transmitted to the gear housing. The gearbox housing as such is fixed, or also soundproofed, connected to the machine frame and thus also to the tower. The structure-borne noise insulation between the gearbox and the machine carrier must transmit the large torques while at the same time decoupling the noise. It has been shown that noise directed primarily radially or torsionally to the rotor/gearbox shaft, especially in the 2nd gear stage, frequently leads to problems and complaints. These undesired sound events occur particularly in the frequency range between 150 and 250 Hertz and are difficult to control with the usual means.
Es bestand somit die Aufgabe, herkömmliche Planetengetriebe so zu modifizieren, dass sie eine verbesserte Schallentkopplung bezüglich radial oder torsional auftretenden Schwingungen im hörbaren Frequenzbereich, insbesondere zwischen 100 und 300 Hz aufweisen. The task was therefore to modify conventional planetary gears in such a way that they have improved sound decoupling with regard to radial or torsional vibrations in the audible frequency range, in particular between 100 and 300 Hz.
Diese Aufgabe wurde durch das im Folgenden beschriebene und in den Ansprüchen charakterisierte Planetengetriebe gelöst. This object was achieved by the planetary gear described below and characterized in the claims.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein schallentkoppeltes Planetengetriebe zur Vermeidung oder Verminderung von radial und/oder torsional gerichteten Schallereignissen. Es umfasst einen in axialer Richtung antriebsseitigen äußeren Getriebeflansch, einen abtriebsseitigen äußeren Getriebeflansch und ein dazwischen angeordnetes feststehendes Hohlrad, wobei erfindungsgemäß The object of the invention is therefore a sound-decoupled planetary gear for avoiding or reducing radially and/or torsional sound events. It comprises an outer transmission flange on the input side in the axial direction, an outer transmission flange on the output side and a fixed ring gear arranged in between, wherein according to the invention
(i) zwischen den beiden Getriebeflanschen ein separates mittleres, zylindrisches Getriebeteil positioniert ist, in welchem das feststehendes Hohlrad Platz findet, wobei die besagten zwei äußeren Getriebeteile und das mittlere Getriebeteil mit Hilfe von Befestigungsmitteln (2) fest miteinander verbunden sind, (i) a separate middle, cylindrical gear part is positioned between the two gear flanges, in which the fixed ring gear finds space, said two outer gear parts and the middle gear part being firmly connected to one another with the aid of fastening means (2),
(ii) das besagte Hohlrad mit seinem gesamten stirnseitigen Umfang durch einen Spalt kontaktlos gegenüber der Innenfläche des umgebenden mittleren zylindrischen Getriebeteils angeordnet ist, und (ii) said ring gear is positioned with its entire frontal periphery out of contact with the inner surface of the surrounding central cylindrical gear portion through a gap, and
(iii) elastische ringförmige Bauteile vorgesehen sind, welche auf beiden Seiten des feststehenden Hohlrades angeordnet und einerseits über ihren elastischen Teil mit den beiden Seitenflächen des Hohlrades und andrerseits mit den jeweils angrenzenden äußeren Getriebeflansch-Bauteilen verklemmt, bzw. verbunden sind. (iii) elastic annular components are provided, which are arranged on both sides of the fixed ring gear and are clamped or connected via their elastic part to the two side surfaces of the ring gear on the one hand and to the respective adjacent outer gear flange components on the other.
Aufgabe des Spaltes sowie der ringförmigen elastischen Bauteile ist es, das Planeten- Hohlrad körperschalltechnisch von den antriebsseitigen und abtriebsseitigen Getriebegehäusen zu trennen. Die beiden Getriebegehäuse werden nicht mehr, wie erwähnt, üblicherweise über das Planeten Hohlrad miteinander verbunden, sondern durch einen zusätzlichen mittleren zylindrischen Ring, der ein Außenrohr für das Planeten-Hohlrad bildet. Der innere Durchmesser dieses als Außenrohr fungierenden zylindrischen Rings ist dabei erfindungsgemäß größer gewählt als der Außendurchmesser des Planeten-Hohlrades, sodass es durch den entstehenden Spalt zu keinem Kontakt zwischen dem Außenrohr bzw. den damit verbundenen anderen Planetenträgerteilen und dem Hohlrad kommen kann. The task of the gap and the annular elastic components is to separate the planetary ring gear in terms of structure-borne noise from the input-side and output-side transmission housings. The two transmission housings are no longer, as mentioned, usually connected to one another via the planetary ring gear, but by an additional central cylindrical ring that forms an outer tube for the planetary ring gear. According to the invention, the inner diameter of this cylindrical ring, which acts as an outer tube, is selected to be larger than the outer diameter of the planetary ring gear. so that the resulting gap cannot come into contact between the outer tube or the other planet carrier parts connected to it and the ring gear.
Um die beschriebene Funktion zu gewährleisten, bestehen beide links und rechts vom Hohlrad angebrachten ringförmigen elastischen Bauteile im Wesentlichen jeweils aus einem ringförmigen Außenblech, einem ringförmigen Innenblech sowie einer zwischen den besagten Blechen angeordneten elastischen Schicht, wobei das ringförmige Außenblech dem jeweiligen benachbarten Getriebeflansch und das ringförmige Innenblech der jeweiligen benachbarten Seitenfläche des Hohlrades zugewandt ist. Das ringförmige Außenblech ist dabei im Durchmesser größer ist als der Durchmesser des ringförmigen Innenblechs und weist so einen überstehenden Bereich auf, der nicht mit der elastischen Schicht aber mit Bohrungen versehen ist, und dazu dient, mit dem jeweiligen äußeren Getriebeflansch verbunden zu werden. Die Elastomerschicht ist zwischen den beiden Blechen im Bereich des Innenbleches angebracht. Die besagten ringförmigen elastischen Bauteile sind mittels von Befestigungsmitteln, beispielsweise Verschraubungen, jeweils an oder auf ihren ringförmigen Innenblechen mit den betreffenden Seitenflächen des Hohlrades verbunden. Das Planeten-Hohlrad wird also bei dieser erfindungsgemäßen Konstruktion über seine ringförmige Seitenflächen mit dem Teil der benachbarten ringförmigen Bauteile festgehalten, welcher die elastischen Schichten aufweisen, und ist somit nicht unmittelbar, wie im Stand der Technik bislang in der Regel üblich, direkt mit den Getriebeflanschen, bzw. In order to ensure the function described, both ring-shaped elastic components attached to the left and right of the ring gear essentially consist of a ring-shaped outer sheet, a ring-shaped inner sheet and an elastic layer arranged between the said sheets, with the ring-shaped outer sheet being attached to the respective adjacent transmission flange and the ring-shaped Inner sheet of the respective adjacent side surface of the ring gear facing. The diameter of the ring-shaped outer sheet is larger than the diameter of the ring-shaped inner sheet and thus has a protruding area which is not provided with the elastic layer but with bores and serves to be connected to the respective outer transmission flange. The elastomer layer is attached between the two sheets in the area of the inner sheet. Said annular elastic components are connected to the relevant side surfaces of the ring gear by means of fastening means, for example screw connections, in each case on or on their annular inner sheets. In this construction according to the invention, the ring gear of the planet is held in place by its ring-shaped side surfaces with that part of the adjacent ring-shaped components which have the elastic layers, and is therefore not directly connected to the transmission flanges, as has been usual in the prior art , or.
Planetenträgerteilen verbunden. Damit kann eine Schallübertragung radial nach außen oder torsional weitgehend vermieden werden, und es ist nur noch axialer Schall zu einem gewissen Teil übertragbar. Connected planet carrier parts. In this way, sound transmission radially outwards or torsional can be largely avoided, and only axial sound can be transmitted to a certain extent.
Die elastischen ringförmigen Bauteile können zusammengesetzt sein aus zwei oder mehr Ringsegmenten, was in Bezug auf die Herstellung derartiger Bauteile deutlich vorteilhafter ist. Bei großen Windkraftanlagen mit entsprechend großen Hohlrädern von bis zu 250 cm Durchmesser kann der Ring mit den elastischen Schichten aus beispielsweise 10, 15 oder 20 einzelnen Segmenten bestehen. The elastic ring-shaped components can be composed of two or more ring segments, which is significantly more advantageous with regard to the production of such components. In the case of large wind turbines with correspondingly large ring gears with a diameter of up to 250 cm, the ring with the elastic layers can consist of, for example, 10, 15 or 20 individual segments.
Hierbei muss jedoch ein anderes Problem vermieden werden, welches sich aus dem Zusammenfügen der Bauteile ergibt, nämlich die Dichtigkeit gegenüber Flüssigkeiten, insbesondere Ölen im Inneren des Getriebes. Dazu ist es notwendig, dass die zwei oder mehr Kreissegmente der ringförmigen Bauteile geeignete Dichtungsmittel aufweisen. Der Einfachheit halber können diese Dichtungsmittel Ausprägungen oder Ausformungen wie Wülste oder Lippen, der elastomeren Schicht an allen oder einigen Verbindungsstellen sein. Diese sorgen bei axialer Verspannung der Ringsegmente oder bei torsionalen Schubkräften, für eine Abdichtung. Dabei ist es auch wichtig, dass die Seitenflächen (39) der einzelnen Ringsegmente, die beim Zusammenfügen gemeinsame Berührungsflächen sind, plan zueinander sind, damit die Dichtungsmittel effektiv wirksam sind. Ebenso sollte nach Zusammenfügen der einzelnen Ringsegmente eine möglichst planare Ringfläche vorliegen. Die für die ringförmigen elastischen Bauteile geeigneten Elastomere sind prinzipiell im Stand der Technik bekannt. Im einfachsten Fall kann Naturkautschuk oder davon abgeleitete Gummis eingesetzt werden. Aber auch übliche moderne Kunststoffe, wie z.B. Polyurethane eigen sich auf Grund ihrer höheren Festigkeit sehr gut. Bei höheren Drehmomenten sind nämlich die elastischen Elemente relativ hohen Scherkräften ausgesetzt, so dass eine ausreichende Festigkeit der Elastomerschicht der Elemente gewährleistet sein muss. Die Elastomere sollten auch widerstandsfähig gegenüber der im Getriebe befindlichen Flüssigkeiten, bzw. der Öle sein. Dies gilt insbesondere auch für die Dichtungen zwischen den einzelnen Kreissegmententen der elastischen ringförmigen Bauteile auf beiden Seiten des Hohlrades. Falls die eingesetzten Kunststoffe zwar ausreichend fest sind aber gegenüber organischen Ölen unbeständig sind, können ölbeständige Dichtungen zusätzlich eingesetzt werden. However, another problem that arises from the assembly of the components must be avoided here, namely the impermeability to liquids, in particular oils, inside the transmission. For this it is necessary that the two or more circular segments of the ring-shaped components have suitable sealing means. For convenience, these sealing means may be embossments or formations, such as ridges or lips, of the elastomeric layer at all or some of the joints. With axial tension of the ring segments or with torsional shear forces, these for a seal. It is also important that the side surfaces (39) of the individual ring segments, which are common contact surfaces when they are assembled, are level with one another so that the sealing means are effective. Likewise, after the individual ring segments have been joined, the ring surface should be as planar as possible. The elastomers suitable for the annular elastic components are known in principle in the prior art. In the simplest case, natural rubber or rubbers derived from it can be used. However, the usual modern plastics, such as polyurethanes, are also very suitable because of their higher strength. In the case of higher torques, the elastic elements are exposed to relatively high shearing forces, so that sufficient strength of the elastomer layer of the elements must be ensured. The elastomers should also be resistant to the fluids or oils in the transmission. This also applies in particular to the seals between the individual circular segment ducks of the elastic ring-shaped components on both sides of the ring gear. If the plastics used are sufficiently strong but not resistant to organic oils, oil-resistant seals can also be used.
Die erfindungsgemäßen Planetengetriebe können vorzugsweise als zweite Planeten-/ Getriebestufe zur Reduzierung von radial und/oder torsional gerichteten Körperschall, insbesondere im Bereich zwischen 150 und 250 Hz eingesetzt werden und eignen sich deshalb bestens für den Einbau in Windkraftanlagen. Prinzipiell sind die erfindungsgemäßen Planetengetriebe auch für die erste Planetenstufe einsetzbar, bei der in der Regel höhere Drehmomente auftreten. The planetary gears according to the invention can preferably be used as a second planetary/gear stage to reduce radially and/or torsional structure-borne noise, particularly in the range between 150 and 250 Hz, and are therefore ideally suited for installation in wind turbines. In principle, the planetary gears according to the invention can also be used for the first planetary stage, in which higher torques usually occur.
Gegenstand der Erfindung ist somit auch eine Windkraftanlage umfassend Turm, Gondel, Rotor, Getriebe und Generator, bei der das Getriebe ein Planetengetriebe wie beschrieben und charakterisiert ist. The subject matter of the invention is therefore also a wind power plant comprising a tower, nacelle, rotor, gearbox and generator, in which the gearbox is a planetary gearbox as described and characterized.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Abbildungen näher beschrieben. The invention is described in more detail below with reference to the illustrations.
Fig. 1 stellt im Querschnitt (a) und in der Seitenansicht (b)(c) ein Planetengetriebe mit feststehendem Planetenhohlrad und Planetenträgerteilen nach dem Stand der Technik dar. Die anderen Räder und Teile eines Planetengetriebes sind weggelassen. Fig. 1 shows in cross section (a) and in side view (b)(c) a planetary gear with fixed ring gear and planet carrier parts according to the prior art. The other gears and parts of a planetary gear are omitted.
Das Hohlrad (4) besteht hier aus dem eigentlichen Zahnradkranz (4.1) und dem ringförmigen Rand (4.2). Dieser Rand ist sowohl mit dem antriebsseitigen Getriebeflansch (1) als auch mit dem abtriebsseitigen Getriebeflansch (8) über die Verschraubungen (2) fest verbunden, so dass jeglicher radial gerichteter Schall vom Zahnkranz des Hohlrades nach außen direkt in die Flanschteile geleitet wird. Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsgrafik eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes ohne innere Bauteile, wie Sonnenrad und Planetenräder in hälftiger Ansicht. Der so abgebildete Gegenstand umfasst einen ersten äußeren Getriebeflansch (1) der an seinem äußeren Umfang eine Vielzahl von axialen Bohrungen (1.1 ) aufweist. Bereits gezeigt sind Schraubbolzen (2) welche durch die Bohrungen (1.1 ) gesteckt sind und so lang sind, dass sie durch alle weiteren Bauteile geführt werden können. The ring gear (4) consists of the actual gear rim (4.1) and the ring-shaped rim (4.2). This edge is firmly connected to both the input-side gear flange (1) and the output-side gear flange (8) via the screw connections (2), so that any radially directed sound from the ring gear of the ring gear is directed outwards directly into the flange parts. Fig. 2 shows a perspective exploded graphic of a planetary gear according to the invention without inner components, such as sun gear and planetary gears in half view. The object depicted in this way comprises a first outer transmission flange (1) which has a large number of axial bores (1.1) on its outer circumference. Already shown are bolts (2) which are inserted through the holes (1.1) and are so long that they can be passed through all other components.
Es folgt ein erstes ringförmiges Bauteil (3), welches erfindungswesentlich ist. Dies Bauteil besteht im konkreten Fall aus einer Vielzahl von Kreissegmenten (3.5), welche dicht zusammengefügt sind. Im gezeigten Fall würde das vollständige Ringelement (3) aus 15 Kreissegmenten (3.5) aufgebaut sein. Das Ringelement (3), bzw. jedes einzelne Kreissegment (3.5) besteht aus einem äußeren Blech (33) und einem inneren Blech (32). Das äußere Blech ist dem Getriebebauteil (1) zugewandt, und das innere Blech ist gegenüber dem in der Reihe der Explosionsgrafik folgendem Hohlrad (4) angeordnet. Zwischen äußerem und inneren Blech ist eine elastische Schicht (31) mit einer Schichtdicke (34) von 10 - 20 mm vorgesehen. Das äußere Blech (33) hat einen größeren äußeren Durchmesser als das innere Blech (32). Die ringförmige Elastomerschicht zwischen äußerem und innerem Blech wird vollständig von dem inneren Blech (32) bedeckt, weist also den gleichen äußeren Durchmesser auf. Das äußere Blech (33) des ringförmigen Bauteils (3), bzw. jedes einzelne Segment davon, weist also am äußeren Umfang einen Überstand (33') auf, in dem eine Vielzahl von Bohrungen (3.1) vorgesehen sind, welche in Anzahl und Flucht der Anzahl und Anordnung der Bohrungen (1.1) im Getriebeflansch (1) entsprechen. Durch diese Bohrungen werden die Schraubbolzen (2) nach Zusammenbau geführt. Das Ringelement (3) weist weitere Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben auf. Die Bohrungen haben im Bereich des Bleches (33) und in der Elastomerschicht einen größeren Durchmesser um den Schraubenkopf nebst dem erforderlichen Schrauben Anzugs Werkzeug aufnehmen zu können. Die Bohrungen in den Bleche (32) haben den Durchmesser des Schraubenschaftes. (4.1) sind entsprechende Gewindebohrungen um die Ringelemente (3) mit den Schrauben (6) am Hohlrad (4) zu befestigen. A first ring-shaped component (3) follows, which is essential to the invention. In this specific case, this component consists of a large number of circle segments (3.5), which are tightly joined together. In the case shown, the complete ring element (3) would be made up of 15 circle segments (3.5). The ring element (3) or each individual circle segment (3.5) consists of an outer sheet (33) and an inner sheet (32). The outer plate faces the transmission component (1), and the inner plate is arranged opposite the ring gear (4) following in the row of the exploded diagram. An elastic layer (31) with a layer thickness (34) of 10-20 mm is provided between the outer and inner sheet metal. The outer sheet (33) has a larger outer diameter than the inner sheet (32). The ring-shaped elastomer layer between the outer and inner sheet metal is completely covered by the inner sheet metal (32), ie it has the same outer diameter. The outer sheet (33) of the ring-shaped component (3), or each individual segment thereof, has a projection (33') on the outer circumference, in which a large number of bores (3.1) are provided, which are arranged in number and alignment correspond to the number and arrangement of the bores (1.1) in the gearbox flange (1). The screw bolts (2) are guided through these holes after assembly. The ring element (3) has additional bores for accommodating screws. The bores have a larger diameter in the area of the sheet metal (33) and in the elastomer layer in order to be able to accommodate the screw head together with the required screw tightening tool. The holes in the plates (32) have the diameter of the screw shank. (4.1) there are appropriate threaded holes to fasten the ring elements (3) to the ring gear (4) with the screws (6).
Es folgen die Bauteile (5) und (4). Das mittlere zylindrische, bzw. ringförmige Getriebeteil (5) ist mindestens genauso breit wie das darunter eingeschobene Hohlrad (4) mit dem Zahnradkranz (4.5). Vorzugsweise ist das ringförmige Getriebeteil (5) breiter als das Hohlrad, Somit ergibt die Differenz zwischen Breite des Bauteils (5) und dem Hohlrad (4) das Vorspannmaß der Elastomerelemente (3) und (3‘). Components (5) and (4) follow. The central cylindrical or ring-shaped gear part (5) is at least as wide as the ring gear (4) with the gear rim (4.5) inserted underneath. The ring-shaped gear part (5) is preferably wider than the ring gear. The difference between the width of the component (5) and the ring gear (4) therefore results in the preload of the elastomer elements (3) and (3').
Das Bauteil (5) weist ebenfalls eine Vielzahl von Bohrungen (5.1 ) auf, welche in Anzahl und Ausrichtung der Anzahl und Anordnung der Bohrungen (1.1 ) und (3.1) im Getriebeflansch (1 ) und im Bauteil (3) entsprechen. Das Hohlrad (4) besitzt einen äußeren Durchmesser, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser des darüber angeordneten Bauteils (5). Die Durchmesser sind so gewählt, dass eine Spalt mit einer Spaltdicke von 5 - 15 mm gebildet wird. Somit hat die Innenfläche (5.3) des mittleren Rings (5) keinerlei Kontakt mit der Außenfläche (4.3) des Hohlrades (4). Das Hohlrad (4) weist beidseitig Gewindebohrungen (4.1 ) auf, um die Bauteile (3)(4)(3') miteinander über die elastischen Elemente (31 (34) zu verbinden. Zusätzlich zu den Gewindebohrungen ist es zur besseren Kraftübertragung möglich, auch zusätzliche Stifte zur Übertragung der Schubkräfte vorzusehen. The component (5) also has a large number of bores (5.1), which correspond in number and orientation to the number and arrangement of the bores (1.1) and (3.1) in the transmission flange (1) and in the component (3). The ring gear (4) has an outer diameter which is smaller than the inner diameter of the component (5) arranged above it. The diameters are selected in such a way that a gap with a gap thickness of 5 - 15 mm is formed. Thus, the inner surface (5.3) of the middle ring (5) has no contact whatsoever with the outer surface (4.3) of the ring gear (4). The ring gear (4) has threaded bores (4.1) on both sides in order to connect the components (3)(4)(3') to one another via the elastic elements (31 (34). In addition to the threaded bores, it is possible to improve power transmission also provide additional pins to transmit the shear forces.
Das Bauteil (3') auf der gemäß Darstellung hinteren Seite des Hohlrades (4), bzw. des Außenringes (5) entspricht im Wesentlichen dem Ringelement (3) auf der vorderen Seite des Hohlrades (4) / Außenrings(5). Diese hat hier noch Verschraubungen (6), welche benötigt werden, um die Bauteile (3')(4) und (3) über die elastischen Schichten (31) miteinander zu verbinden. The component (3') on the rear side of the ring gear (4) or the outer ring (5) corresponds essentially to the ring element (3) on the front side of the ring gear (4)/outer ring (5). This still has screw connections (6) here, which are required in order to connect the components (3')(4) and (3) to one another via the elastic layers (31).
Abschließend ist das hintere äußere Getriebebauteil (8) abgebildet, welches am äußeren Umfang angeordnete Bohrungen (8.1) aufweist, um durch die Schraubbolzen (2) mit den Bauteilen (1 )(3)(5) und (3') verbunden und verspannt zu werden. Finally, the rear outer transmission component (8) is shown, which has bores (8.1) arranged on the outer circumference in order to be connected and clamped to the components (1)(3)(5) and (3') by the screw bolts (2). will.
Fig. 2 zeigt ferner einen vergrößerten Ausschnitt aus dem elastischen ringförmigen Bauteil (3) im Bereich zweier zusammenstoßender Kreis- oder Ringsegmente (3.5)(3.5'). Durch entsprechende Anordnung und Ausformung als Dichtwulst (36)(37(38) bewirken Teile der Elastomerschicht (31) eine ausreichende Abdichtung nachdem sie zusammengefügt worden sind. 2 also shows an enlarged section of the elastic ring-shaped component (3) in the area of two colliding circle or ring segments (3.5)(3.5'). Appropriate arrangement and shaping as a sealing bead (36)(37(38) causes parts of the elastomer layer (31) to provide an adequate seal after they have been joined together.
Fig. 3 zeigt einzelne Schnitte des erfindungsgemäßen Planetengetriebes. Insbesondere wird ein vergrößerter perspektivischer Detail-Ausschnitt im Bereich des Hohlrades (4), des ringförmigen Getriebeteiles (5), der seitlichen elastischen Teile (3)(3') und der Getriebeflansche (1 )(8). Die Darlegungen unter Fig. 2 sind anzuwenden. Fig. 3 shows individual sections of the planetary gear according to the invention. In particular, an enlarged perspective detail section in the area of the ring gear (4), the ring-shaped gear part (5), the lateral elastic parts (3)(3') and the gear flanges (1)(8). The explanations under Fig. 2 are to be applied.
Fig. 4 zeigt einzelne Darstellungen der erfindungsgemäßen elastischen Ringelemente (3)(3') bzw. deren Kreissegmente (3.5), aus denen sie zusammengesetzt sind. Fig. 4 shows individual representations of the elastic ring elements (3) (3 ') according to the invention or their circle segments (3.5), from which they are composed.
(а) und (b) zeigen mittig ein einzelnes Kreissegment (3.5) des erfindungsgemäßen ringförmigen Bauteils (3) mit 5 Bohrungen (3.1 ) und 3 Bohrungen (3.2) mit Verschraubungen(а) and (b) show in the middle a single circle segment (3.5) of the ring-shaped component (3) according to the invention with 5 bores (3.1) and 3 bores (3.2) with screw connections
(б). Links und rechts sind Seitenansichten der Teile (3) und (3') abgebildet. Die einzelnen Segmente (3.5) berühren sich mit ihren plan gefertigten Flächen (39): Dichtungsmittel in Form von entsprechend dimensionierten Dichtwulsten (36)(37)(38) sind am unteren Rand sowie an den Ecken der einzelnen Segmente (3.5) vorgesehen. (B). Left and right side views of parts (3) and (3') are shown. The individual segments (3.5) touch with their flat surfaces (39): sealing means in the form of appropriately dimensioned sealing beads (36)(37)(38) are provided at the bottom and at the corners of the individual segments (3.5).
(c) zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Eckbereiches eines Kreissegmentes des erfindungsgemäßen ringförmigen elastischen Getriebeteils (3) oder (3'). Zusammengefasst lässt sich folgendes feststellen: (c) shows an enlarged section of a corner area of a circular segment of the annular elastic gear part (3) or (3') according to the invention. In summary, the following can be stated:
Ein erfindungsgemäßes elastisches Ringelement (3) oder (3') ist ein Sandwich-Element, bestehend aus einem Elastomer (31 )und zwei planen Scheiben (32) und (33)(33'), wie oben schon beschrieben. Aufgabe dieser Elemente ist es, das Planeten-Hohlrad (4) körperschalltechnisch von den Getriebegehäusen (1 ) und (8) zu trennen. Die beiden Getriebegehäuse werden erfindungsgemäß nicht mehr über das Planeten-Hohlrad miteinander verbunden, sondern durch einen zusätzlichen Ring, das Planeten Außenrohr (5). Der der innere Durchmesser des Außenrohrs ist größer als der Außendurchmesser des Planeten-Holrohres wird ein Spalt (9) geschaffen, welcher die Schallübertragung verhindert. In axialer Richtung vor und hinter dem Planeten-Hohlrad werden die besagten Sandwich- Ringe (3) und (3'), welche aus Herstellungsgründen aus einer Vielzahl von Ringsegmenten (3.5)(3.5') zusammengesetzt sein können, eingefügt und zwischen Planeten-Hohlrad und jeweiligem Getriebegehäuse (1 )(8) verklemmt. Grundsätzlich werden die Ringe (3)(3'), bzw. die Elastomer-Kreissegmente (3.5) dabei axial so weit vorgespannt, dass die Übertragung der torsional auftretenden Drehmomente als Schub über die Kreissegmente übertragen wird. Die für das Drehmoment erforderliche Kraftübertragung zwischen elastischen Ringen (3)(3') bzw. deren Kreissegmenten und Hohlrad (4), bzw. Getriebegehäusen (1 )(8) erfolgt bei Bedarf durch Reibung. Gleichzeitig werden die Elastomer-Kreissegmente (3.5) über Bohrungen (3.1 ) im Umfang (33') des über den Durchmesser des Elastomers hinausragenden Außenblechs (33) und Bohrungen (5.1 ) im Planeten Außenrohr (5) sowie Bohrungen (1 .1 ) und (8.1 ) in den beiden Gehäusehälften (1 )(8) mit den axial angeordneten Schraubbolzen (2), verbunden. Die Kreissegmente (3.5) der elastischen Ringe (3)(3'), enthalten zusätzliche, in der Regel, kreisförmige, Aussparungen oder Bohrungen (3.2) zur Aufnahme einer oder mehrerer Befestigungsschraube (6), wodurch das Innenblech (32) mit dem Planeten Hohlrad (4) axial verbunden wird. Damit wird das Torsionsmoment über Reibschluss durch die Vorspannung der Elastomerelemente und gleichzeitig durch Verschraubung sicher übertragen. Das Planeten-Hohlrad, ist somit vollkommen vom Getriebegehäuse entkoppelt. An elastic ring element (3) or (3') according to the invention is a sandwich element consisting of an elastomer (31) and two flat discs (32) and (33)(33'), as already described above. The task of these elements is to separate the planet ring gear (4) from the transmission housings (1) and (8) in terms of structure-borne noise. According to the invention, the two gear housings are no longer connected to one another via the planetary ring gear, but by an additional ring, the planetary outer tube (5). Since the inner diameter of the outer tube is larger than the outer diameter of the planetary hollow tube, a gap (9) is created which prevents sound transmission. The said sandwich rings (3) and (3'), which can be composed of a large number of ring segments (3.5)(3.5') for manufacturing reasons, are inserted in the axial direction in front of and behind the planetary ring gear and inserted between the planetary ring gear and respective transmission housing (1) (8) jammed. Basically, the rings (3)(3') or the elastomer circle segments (3.5) are axially prestressed to such an extent that the torsional torques that occur are transmitted as thrust via the circle segments. The power transmission required for the torque between the elastic rings (3)(3') or their circular segments and the ring gear (4) or the gear housing (1)(8) takes place as required by friction. At the same time, the elastomer circular segments (3.5) are drilled through bores (3.1) in the circumference (33') of the outer sheet (33) that protrudes beyond the diameter of the elastomer and bores (5.1) in the planetary outer tube (5) as well as bores (1.1) and (8.1) in the two housing halves (1) (8) with the axially arranged bolts (2). The circular segments (3.5) of the elastic rings (3) (3') contain additional, usually circular, recesses or bores (3.2) for receiving one or more fastening screws (6), whereby the inner plate (32) with the planet Ring gear (4) is connected axially. In this way, the torsional moment is safely transmitted via frictional locking due to the preload of the elastomer elements and at the same time by the screw connection. The planet ring gear is thus completely decoupled from the gearbox housing.
In der Planetenstufe werden beim Zahneingriff der Planeten im Hohlrad hauptsächlich Schwingungen in radialer Richtung und besonders in Umfangsrichtung erzeugt. Während die Elastomerelemente in axialer Richtung eine hohe Steifigkeit aufweisen, sind diese in Schubrichtung, d.h. in radialer Richtung und in Torsionsrichtung relativ nachgiebig, was eine gute Isolation des auftretenden Körperschalls bedeutet. Das Verhältnis zwischen axialer Steifigkeit und Schubsteifigkeit ist ungefähr 100 : 1. In the planetary stage, when the planets mesh in the ring gear, vibrations are mainly generated in the radial direction and especially in the circumferential direction. While the elastomer elements have a high degree of rigidity in the axial direction, they are relatively flexible in the thrust direction, i.e. in the radial direction and in the torsional direction, which means good insulation of the structure-borne noise that occurs. The ratio between axial stiffness and shear stiffness is approximately 100:1.

Claims

Patentansprüche: Patent Claims:
1 . Schallentkoppeltes Planetengetriebe mit feststehendem Hohlrad zur Vermeidung oder Verminderung von radial und/oder torsional gerichteten Schallereignissen umfassend in axialer Richtung einen antriebsseitigen Getriebeflansch (1 ), einen abtriebsseitigen Getriebeflansch (8) und dazwischen ein feststehendes Hohlrad (4), dadurch gekennzeichnet dass 1 . Sound-decoupled planetary gear with a fixed ring gear for avoiding or reducing radially and/or torsional noise events, comprising in the axial direction a drive-side gear flange (1), an output-side gear flange (8) and a fixed ring gear (4) in between, characterized in that
(i) zwischen den Getriebeflanschen (1 )(8) ein separates mittleres, zylindrisches Getriebeteil (5) positioniert ist, in welchem das feststehendes Hohlrad (4) Platz findet, wobei die besagten drei Bauteile (1 )(5)(8) mit Hilfe von Befestigungsmitteln (2) fest miteinander verbunden sind, (I) between the gear flanges (1) (8) a separate middle, cylindrical gear part (5) is positioned, in which the fixed ring gear (4) takes place, said three components (1) (5) (8) with are firmly connected to one another with the aid of fastening means (2),
(ii) das feststehendes Hohlrad (4) mit seinem gesamten stirnseitigen Umfang (4.3) durch einen freien Spalt (9) kontaktlos gegenüber der Innenfläche (5.3) des umgebenden mittleren zylindrischen Getriebeteils (5) angeordnet ist, und (ii) the fixed ring gear (4) is arranged with its entire end circumference (4.3) without contact with the inner surface (5.3) of the surrounding central cylindrical gear part (5) through a free gap (9), and
(iii) elastische ringförmige Bauteile (3)(3') vorgesehen sind, welche auf beiden Seiten des feststehenden Hohlrades (4) angeordnet und einerseits mit dessen Seitenflächen (4.2) und andrerseits mit den jeweils angrenzenden Getriebeflansch-Bauteilen (1 )(8) verbunden sind. (iii) elastic ring-shaped components (3)(3') are provided, which are arranged on both sides of the fixed ring gear (4) and on the one hand with its side surfaces (4.2) and on the other hand with the respective adjacent transmission flange components (1)(8) are connected.
2. Schallentkoppeltes Planetengetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ringförmigen Bauteile (3)(3') im Wesentlichen jeweils aus einem ringförmigen Außenblech (33), einem ringförmigen Innenblech (32) sowie einer zwischen den besagten Blechen angeordneten elastischen Schicht (31 )(34) bestehen, wobei das ringförmige Außenblech (33) dem jeweiligen Getriebeflansch (1 )(8) und das ringförmige Innenblech (32) der jeweiligen Seite (4.2) des Hohlrades(4) zugewandt ist, und das ringförmige Außenblech (33) im äußeren Durchmesser größer ist als das ringförmige Innenblech (32) und so einen überstehenden Bereich (33') aufweist, der nicht mit der elastischen Schicht (31 )(34) versehen ist. 2. Sound-decoupled planetary gear according to claim 1, characterized in that the two ring-shaped components (3) (3') essentially each consist of a ring-shaped outer sheet (33), a ring-shaped inner sheet (32) and an elastic layer ( 31)(34), with the annular outer sheet (33) facing the respective transmission flange (1)(8) and the annular inner sheet (32) facing the respective side (4.2) of the ring gear (4), and the annular outer sheet (33 ) is larger in outer diameter than the annular inner sheet (32) and thus has a protruding area (33') which is not provided with the elastic layer (31) (34).
3. Schallentkoppeltes Planetengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ringförmigen Bauteile (3)(3') mittels von Befestigungsmitteln (6) jeweils an oder auf ihren ringförmigen Innenblechen (32) mit den Seitenflächen (4.2) des Hohlrades (4) verbunden sind, wodurch die elastischen Schichten(31 )(34) der Bauteile (3)(3') zwischen dem betreffenden Getriebeflansch (1 ) bzw. (8) und dem mittleren zylindrischen Getriebeteil (5) verbunden sind. 3. Sound-decoupled planetary gear according to claim 2, characterized in that the two ring-shaped components (3) (3') are connected to the side surfaces (4.2) of the ring gear (4) by means of fastening means (6) in each case on or on their ring-shaped inner sheets (32). are connected, whereby the elastic layers (31) (34) of the components (3) (3 ') between the gear flange in question (1) or (8) and the central cylindrical gear part (5) are connected.
8 Schallentkoppeltes Planetengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (6) durch entsprechende Bohrungen (3.2) (3.2') und (4.1 ) in den Bauteilen (3)(4)(3') geführt sind. Schallentkoppeltes Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (2) durch entsprechende Bohrungen (1.1 ) (3.1 )(5.1 )(3.1 ') und (8.1 ) in den Bauteilen (1 )(3)(5)(3') und (8) geführt sind. Schallentkoppeltes Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ringförmigen Bauteile (3)(3') aus zwei oder mehr Ringsegmenten (3.5)(3.5') bestehen. Schallentkoppeltes Planetengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr Kreissegmente (3.5)(3.5') der ringförmigen Bauteile (3)(3') so aneinander gefügt und mit einander verbunden sind, dass die Verbindungsstellen durch geeignete Dichtungen, insbesondere formmäßige Ausprägungen der elastomeren Schicht, in diesen Bereichen (36)(37)(38) ausreichend dicht gegenüber Flüssigkeiten, inklusive Öle sind. Schallentkoppeltes Planetengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreissegmente (3.5)(3.5') plane Seitenflächen (39) aufweisen und zusammengefügt ein plane Ringfläche bilden. Schallentkoppeltes Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen ringförmigen Bauteile (3)(3') ein Elastomer aufweisen, welches eine ausreichend hohe Festigkeit gegenüber Scherkräften besitzt, die im Betrieb bei hohen Drehmomenten auftreten. Windkraftanlage umfassend Turm, Gondel, Rotor, Getriebe und Generator, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Planetengetriebe gemäß einem der Ansprüche 1 - 9 ist. Verwendung eines Planetengetriebes gemäß einem der Ansprüche 1 - 9 als erste und zweite Planeten-/ Getriebestufe. Verwendung eines Planetengetriebes gemäß Anspruch 11 als zweite Planeten-/ Getriebestufe zur Reduzierung von radial und/oder torsional gerichteten Körperschall, insbesondere im Bereich zwischen 150 und 250 Hz. 8th Sound-decoupled planetary gear according to Claim 3, characterized in that the fastening means (6) are guided through corresponding bores (3.2) (3.2') and (4.1) in the components (3)(4)(3'). Sound-decoupled planetary gear according to one of claims 1 - 4, characterized in that the fastening means (2) through corresponding bores (1.1) (3.1) (5.1) (3.1 ') and (8.1) in the components (1) (3) (5 )(3') and (8) are guided. Sound-decoupled planetary gear according to one of Claims 1 - 5, characterized in that the two ring-shaped components (3) (3') consist of two or more ring segments (3.5) (3.5'). Sound-decoupled planetary gear according to Claim 6, characterized in that the two or more circular segments (3.5)(3.5') of the annular components (3)(3') are joined and connected to one another in such a way that the connection points are sealed by suitable seals, in particular shaped Expressions of the elastomeric layer in these areas (36) (37) (38) are sufficiently impervious to liquids, including oils. Sound-decoupled planetary gear according to Claim 7, characterized in that the circular segments (3.5)(3.5') have flat side faces (39) and, when joined together, form a flat annular surface. Sound-decoupled planetary gear according to one of Claims 1 - 8, characterized in that the elastic annular components (3) (3') have an elastomer which has a sufficiently high resistance to shearing forces which occur during operation at high torques. Wind power plant comprising tower, nacelle, rotor, gearbox and generator, characterized in that the gearbox is a planetary gearbox according to one of Claims 1 - 9. Use of a planetary gear according to one of Claims 1 - 9 as the first and second planetary/gear stage. Use of a planetary gear according to claim 11 as a second planetary/gear stage for reducing radially and/or torsional structure-borne noise, in particular in the range between 150 and 250 Hz.
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