EP4526565A1

EP4526565A1 - Platzsparende gehäuselagerung

Info

Publication number: EP4526565A1
Application number: EP23720111.6A
Authority: EP
Inventors: Warren Smook; Sven Moers; Alf Trede
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2023-04-19
Publication date: 2025-03-26
Also published as: CN119096046A; WO2023222318A1; DE102022204901B3; US20250198389A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (201, 501, 601) für ein Windkraftgetriebe mit mindestens zwei Bolzenaugen zur Aufnahme jeweils eines Bolzens (109) zur Fixierung des Gehäuses (201, 401, 501, 601) in einem gondelfesten Mittel (111); wobei jeweils zwei Bolzenaugen (301, 303, 701) zueinander bezüglich einer ersten Längsebene (105) spiegelsymmetrisch sind. Die Bolzenaugen sind vollständig auf derselben Seite einer zweiten Längsebene (107) angeordnet sind, die orthogonal zu der ersten Längsebene (105) verläuft.

Description

Platzsparende Gehäuselagerung

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , ein Gehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 9 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 10.

Aus dem Stand der Technik sind Windkraftgetriebe mit Drehmomentstützen bekannt, die sich über Verbindungsbolzen im Maschinenträger einer Gondel abstützen. Die Drehmomentstützen erstrecken sich ausgehend von einem Gehäuse des Windkraftgetriebes seitlich nach außen. Dies geht einher mit einem entsprechenden Platzbedarf in der Gondel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Windkraftgetriebe verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , ein Gehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 9 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 10. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.

Bei dem erfindungsgemäßen Gehäuse handelt es sich um ein Gehäuse für ein Windkraftgetriebe, das heißt um ein Gehäuse für ein Getriebe, das für die Verwendung als Getriebe im Antriebsstrang einer Windkraftanlage ausgebildet ist.

Das Gehäuse weist mindestens zwei Bolzenaugen auf. Ein Bolzenauge ist eine zylindrische Aussparung zur Aufnahme eines ebenso zylindrischen Teils eines Bolzens. Bevorzugt sind die Aussparung und der Teil des Bolzens jeweils kreiszylindrisch.

Die mindestens zwei Bolzenaugen des Gehäuses dienen der Fixierung des Gehäuses in einer Gondel der Wndkraftanlage bzw. in einem gondelfesten Mittel. Ein gondelfestes Mitte ist ein Mittel das fix, d.h. ohne die Möglichkeit einer Relativbewegung in der Gondel angebracht ist. Ein Maschinenträger zur Aufnahme und Fixierung des Antriebsstrangs beispielsweise stellt ein gondelfestes Mittel dar. Zur Fixierung des Gehäuses mittels des mindestens einen Bolzens weist das gondelfeste Mittel seinerseits mindestens zwei Bolzenaugen auf. Diese sind jeweils Teil einer Gruppe von mindestens zwei, bevorzugt drei miteinander fluchtenden Bolzenaugen.

Zu der Gruppe gehört neben den mindestens zwei Bolzenaugen des gondelfesten Mittels mindestens ein Bolzenauge des Gehäuses. Dies bedeutet, dass jede Gruppe mindestens ein Bolzenauge des Gehäuses und mindestens ein Bolzenauge des gondelfesten Mittels umfasst. Bevorzugt umfasst eine Gruppe genau zwei Bolzenaugen des Gehäuses und genau ein Bolzenauge des gondelfesten Mittels, genau ein Bolzenauge des Gehäuses und genau zwei Bolzenaugen des gondelfesten Mittels oder genau ein Bolzenauge des Gehäuses und genau ein Bolzenauge des gondelfesten Mittels.

Zu jeder Gruppe gibt es genau einen Bolzen, der in die Bolzenaugen der Gruppe eingreift. Entsprechend fluchten die Bolzenaugen jeder Gruppe miteinander. Durch den Bolzen werden die Bolzenaugen der jeweiligen Gruppe ineinander fixiert.

Die mindestens zwei Bolzenaugen des Gehäuses sind zueinander bezüglich einer ersten Längsebene spiegelsymmetrisch. Dies impliziert, dass die mindestens zwei Bolzenaugen zu unterschiedlichen Gruppen gehören.

Eine Längsebene bezeichnet eine Ebene, die eine längs verlaufende Bezugsachse beinhaltet. Als längs verlaufende Bezugsachse dient vorliegend die Drehachse der Eingangswelle des Windkraftgetriebes. Die erste Längsebene verläuft vorzugsweise vertikal.

Die Erfindung sieht eine zweite Längsebene vor, die orthogonal zu der ersten Längsebene verläuft. Erfindungsgemäß sind die Bolzenaugen vollständig auf derselben Seite der zweiten Längsebene angeordnet. Vorzugsweise befinden sich die mindestens zwei Bolzenaugen unter der zweiten Längsebene. Durch die Erfindung ergibt sich eine Verlagerung der Position der Bolzenaugen aus den seitlichen Bereichen des Gehäuses heraus unter Verringerung eines Abstands der mindestens zwei Bolzenaugen zueinander. Entsprechend verringert sich der seitliche Platzbedarf des Gehäuses.

Die Mittelachsen der Bolzenaugen, das heißt die Mittelachsen der Zylinder, welche die Form jeweils eines Bolzenauges beschreiben, verlaufen in einer bevorzugten Weiterbildung jeweils parallel zu der ersten Längsebene und/oder der zweiten Längsebene. Bei einem Verlauf der Mittelachsen der Bolzenaugen parallel zu der ersten Längsebene und der zweiten Längsebene ergibt sich ein Verlauf der Mittelachsen parallel zu der Drehachse der Eingangswelle des Windkraftgetriebes

Bevorzugt ist das Gehäuse mit definierten Abständen der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der ersten Ebene und der zweiten Ebene weitergebildet. Die Abstände sind so gewählt, dass sich eine Lage der Bolzenaugen in den Eckbereichen der Gondel ergibt. Hier ist Bauraum vorhanden, der anderweitig nicht genutzt würde. Dadurch wird der in der Gondel zur Verfügung stehende Bauraum besonders effektiv genutzt.

In einer entsprechenden bevorzugten Weiterbildung ist der Abstand der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der ersten Ebene nicht größer als ein doppelter Abstand der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der zweiten Ebene.

In einer darüberhinausgehend bevorzugten Weiterbildung ist der Abstand der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der ersten Ebene nicht größer als der Abstand der Mittelachsen zu der zweiten Ebene. Dies entspricht einer Anordnung der Bolzenaugen derart, dass ihre Mittelachsen mit der Drehachse der Eingangswelle des Windkraftgetriebes einen Winkel von nicht mehr als 45° einschließen.

Umgekehrt ist der Abstand der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der zweiten Ebene in einer bevorzugten Weiterbildung nicht größer als ein doppelter Abstand der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der ersten Ebene. In einer darüberhinausgehend bevorzugten Weiterbildung ist der Abstand der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der zweiten Ebene nicht größer als der Abstand der Mittelachsen zu der ersten Ebene. Dies entspricht einem Winkel, den die Mittelachsen der Bolzenaugen mit der Drehachse der Eingangswelle des Windkraftgetriebes einschließen, von nicht weniger als 45°.

Insbesondere ist eine Anordnung der Bolzenaugen derart möglich, dass der Abstand ihrer Mittelachsen zu der ersten Ebene mit dem Abstand ihrer Mittelachsen zu der zweiten Ebene übereinstimmt. Dies entspricht einem Winkel, den die Mittelachsen mit der Drehachse der Eingangswelle des Windkraftgetriebes einschließen, von genau 45°.

Eine Gehäusewandung weist in einer bevorzugten Weiterbildung mindestens zwei Stützarme auf. Mit Gehäusewandung wird ein Teil des Gehäuses bezeichnet, der einen Hohlraum kapselt, in dem sich die Innereien des Getriebes, wie Wellen, Lager und Zahnräder, befinden. Beispielsweise kann die Gehäusewandung eine Rotor- bzw. Eingangswelle des Getriebes und deren Lager kapseln.

Die Gehäusewandung trennt den Hohlraum von der Umgebung des Gehäuses. Die Gehäusewandung verläuft also zwischen dem Hohlraum und der Umgebung. Mit Stützarmen werden Stützstrukturen für die Gehäusewandung bezeichnet. Über die Stützarme werden Drehmomente und sonstige, auf das Gehäuse einwirkende Kräfte abgestützt. Insbesondere können die Stützarme einstückig mit der Gehäusewandung verbunden sein.

Weiterbildungsgemäß weisen die mindestens zwei Stützarme jeweils eins der mindestens zwei Bolzenaugen auf.

Die mindestens zwei Bolzenaugen werden durch jeweils ein Mittel ausgebildet, das die entsprechende Aussparung zur Aufnahme des jeweiligen Bolzens aufweist. Die Mittel können einstückig mit dem Gehäuse bzw. mit dem jeweiligen Stützarm verbunden sein. In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Mittel hingegen als physisch von der Gehäusewandung, insbesondere von den Stützarmen getrennte Stü- cke ausgeführt. Die mindestens zwei Mittel sind weiterbildungsgemäß also nicht einstückig mit der Gehäusewandung verbunden. Vorzugsweise sind die mindestens zwei Mittel lösbar mit der Gehäusewandung bzw. mit jeweils einem der mindestens zwei Stützarme gefügt.

In einer darüber hinausgehend bevorzugten Weiterbildung weisen die mindestens zwei Stützarme jeweils eins der mindestens zwei Mittel auf. Da die Stützarme Teil der Gehäusewandung sind, besteht weiterbildungsgemäß zwischen den Mitteln und dem jeweiligen Stützarm eine physische Trennung.

Die mindestens zwei Mittel, die jeweils eins der mindestens zwei Bolzenaugen aufweisen, können zweistückig ausgeführt sein. In dem Fall bestehen die mindestens zwei Mittel jeweils aus mindestens zwei physisch voneinander getrennten Stücken, die miteinander gefügt sind. Vorzugsweise sind die Stücke lösbar miteinander gefügt. Elastomere, mit denen die mindestens zwei Mittel in den Bolzen gelagert sind, lassen sich bei einer zweistückigen Ausführung einfacher in das jeweilige Bolzenauge einsetzen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist jeweils eins der Stücke einstückig mit der Gehäusewandung bzw. mit einer der Stützarme verbunden. Die zweistückige Ausführung der mindestens zwei Mittel vereinfacht gewährleistet dabei die Montage und Demontage.

Die mindestens zwei Mittel, die jeweils eins der mindestens zwei Bolzenaugen aufweisen, können alternativ gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung einstückig mit dem jeweiligen Bolzen verbunden sein. Obige Ausführungen bezüglich der Bolzenaugen gelten dann mutatis mutandis für die Bolzen.

Eine physisch getrennte Ausführung der mindestens zwei Mittel von der Gehäusewandung ist zusammen mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Bolzenaugen im Hinblick auf die Montierbarkeit und Demontierbarkeit des Windkraftgetriebes in der Gondel von Vorteil. Infolge der erfindungsgemäße Anordnung der Bolzenaugen verschlechtert sich nämlich deren Zugänglichkeit. Durch die Ausführung als physisch von der Gehäusewandung getrennte Stücke ist es möglich, die die mindestens zwei Mittel in einem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst mittels des jeweiligen Bolzens in der Gondel fixieren, bevor die mindestens zwei Mittel anschließend jeweils mit der Gehäusewandung bzw. mit dem jeweiligen Stützarm gefügt werden. Dies geschieht durch Einstecken des Bolzens in die Bolzenaugen der jeweiligen Gruppe.

Ein bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 2 bis 7 dargestellt. Figur 1 gibt den Stand der Technik wieder. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Getriebegehäuse;

Fig. 2 ein Getriebegehäuse mit Platz sparender Anordnung der Drehmomentstützen;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Getriebegehäuses

Fig. 4 einstückig in die Bolzen integrierten Bolzenaufnahmen;

Fig. 5 einseitiger Fixierung der Bolzen;

Fig. 6 einstückig in einen Maschinenträger integrierte Bolzen; und

Fig. 7 zweistückige Bolzenaufnahmen.

Das in Figur 1 dargestellte Getriebegehäuse 101 ist aus dem Stand der Technik bekannt. Es bildet Drehmomentstützen 103 aus, die spiegelsymmetrisch zu einer Sagittalebene 105 sind. Die Drehmomentstützen 103 erstrecken sich ausgehend von einer Wandung des Gehäuses 101 horizontal zur Seite hin weg. Eine Transversalebene 107 schneidet die Drehmomentstützen 103. Über jeweils einen Bolzen 109 sind die Drehmomentstützen 103 in einem Maschinenträger 111 fixiert.

Eine Platz sparende Alternative ist in Figur 2 dargestellt. Ein entsprechendes Getriebegehäuse 201 stützt sich über Drehmomentstützen 103 und Bolzen 109 in einem Maschinenträger 111 ab. Die Bolzen 109 wurden ausgehend von der in Figur 1 dargestellten Lösung nach unten hin versetzt und rücken so enger zusammen. Dadurch ergibt sich zur Seite hin ein Platzgewinn.

Zur Aufnahme der Bolzen 109 sind Bolzenaugen mit entsprechenden Ausformungen in dem Maschinenträger vorgesehen. Diese Ausformungen verhindern, dass die Bolzen 109 zusammen mit dem Getriebegehäuse 101 von oben eingesetzt werden können.

Um das Getriebegehäuse 101 trotzdem in den Maschinenträger 111 einbauen zu können, sind die Drehmomentstützen 103 mehrteilig ausgeführt. Dies ist in Figur 3 erkennbar.

Pro Bolzen 109 sind zwei Halbschalen 301 mit dem Maschinenträger 111 verschraubt, die jeweils zusammen mit der Ausformung in dem Maschinenträger 11 1 ein Bolzenauge ausbilden.

Die Drehmomentstützen bestehen jeweils aus einstückig mit dem Getriebegehäuse 101 verbundenen rippenförmigen Stützen und einer Bolzenaufnahme 303. Diese ist mit den jeweiligen Stützen verschraubt und bildet ein weiteres Bolzenauge.

Jeweils ein Bolzen 109 ist ein zwei durch den Maschinenträger 11 1 jeweils eine Halbschale 111 gebildete Bolzenaugen und ein durch eine Bolzenaufnahme 303 gebildetes Bolzenauge eingesteckt. Auf diese Weise verbindet der Bolzen die drei Bolzenaugen miteinander.

Gemäß Figur 3 sind die Bolzen 109 und die Bolzenaufnahmen 303 jeweils zweistückig ausgeführt. Die Bolzenaufnahmen 303 bilden ein Bolzenauge. Alternativ ist eine einstückige Verbindung zwischen den Bolzen 109 und der jeweiligen Bolzenaufnahme 303 möglich. Ein entsprechendes Getriebegehäuse 401 ist in Figur 4 dargestellt.

Das in Figur 5 dargestellte Getriebegehäuse 501 entspricht in seinem Aufbau den in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Getriebegehäusen 201 , 401 . Unterschiedlich reali- siert ist hier die Lagerung der Bolzen 109 in dem Maschinenträger 111. Während die Bolzen 109 in den Figuren 2 bis 4 beidseitig der jeweiligen Bolzenaufnahme 303 gelagert, bzw. in dem Maschinenträger 111 fixiert sind, zeigt Figur 5 eine einseitige Lagerung. In den Figuren 2 bis 4 weist das Maschinenbett 1 11 für jeden Bolzen 109 zwei Bolzenaugen auf, in denen der Bolzen 109 fixiert ist. Das Maschinenbett 1 11 gemäß Figur 5 bildet für jeden Bolzen 109 hingegen nur ein Bolzenauge aus.

Die Bolzen 109 und das Maschinenbett 111 sind in Figur 5 als physisch voneinander getrennte Stücke ausgeführt. Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Bolzen 109 einstückig in den Maschinenträger 111 integriert sind. Ansonsten entspricht die Ausgestaltung des in Figur 6 dargestellten Getriebegehäuses 601 sowie die Lagerung in dem Maschinenträger 111 der Anordnung aus Figur 5.

Figur 6 zeigt eine Bolzenaufnahme 701 , die anstelle der in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Bolzenaufnahmen 303 verwendet werden kann. Die Bolzenaufnahme 701 besteht aus einem unteren Stück 703 und einem oberen Stück 705. Die beiden Stücke 703, 705 sind miteinander verschraubt. Durch die zweistückige Ausführung der Bolzenaufnahme 701 ist es möglich, das obere Stück 605 einstückig mit einer Drehmomentstütze 103 zu verbinden.

Bezugszeichen

Getriebegehäuse

Drehmomentstütze Sagittalebene Transversalebene

Bolzen

Maschinenträger

Getriebegehäuse Halbschale Bolzenaufnahme

Getriebegehäuse

Bolzenaufnahme unteres Stück oberes Stück

Claims

Patentansprüche

1 . Gehäuse (201 , 501 , 601 ) für ein Windkraftgetriebe mit mindestens zwei Bolzenaugen zur Aufnahme jeweils eines Bolzens (109) zur Fixierung des Gehäuses (201 , 401 , 501 , 601 ) in einem gondelfesten Mittel (111 ); wobei jeweils zwei Bolzenaugen (301 , 303, 701 ) zueinander bezüglich einer ersten Längs- ebene (105) spiegelsymmetrisch sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenaugen sind vollständig auf derselben Seite einer zweiten Längsebene (107) angeordnet sind, die orthogonal zu der ersten Längsebene (105) verläuft.

2. Gehäuse (201 , 501 , 601 ) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der Bolzenaugen jeweils parallel zu der ersten Längsebene (105) und/oder der zweiten Längsebene (107) verlaufen.

3. Gehäuse (201 , 501 , 601 ) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der Bolzenaugen jeweils parallel zu der ersten Längsebene (105) und der zweiten Längsebene (107) verlaufen; wobei ein Abstand der Mittelachsen zu der ersten Längsebene (105) nicht größer ist als ein doppelter Abstand zu der zweiten Längsebene (107).

4. Gehäuse (201 , 501 , 601 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der zweiten Längsebene (107) nicht größer ist als ein doppelter Abstand der Mittelachsen der Bolzenaugen zu der ersten Längsebene (105).

5. Gehäuse (201 , 501 , 601 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass eine Gehäusewandung mindestens zwei Stützarme (103) aufweist, die jeweils eins der mindestens zwei Bolzenaugen (301 , 303, 701 ) aufweisen.

6. Gehäuse (201 , 501 , 601 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch mindestens zwei Mittel (303), die jeweils eins der mindestens zwei Bolzenaugen aufweisen, und die als physisch von der Gehäusewandung getrennte Stücke ausgeführt sind.

7. Gehäuse (201 , 501 , 601 ) nach dem vorhergehenden Anspruch unter Rückbezug auf Anspruch 5; dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Stützarme (103) jeweils eins der mindestens zwei Mittel (303) aufweisen; wobei

Mittel (303) jeweils als physisch von dem jeweiligen Stützarm (103) getrennte Stücke ausgeführt sind.

8. Gehäuse (201 , 501 , 601 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; gekennzeichnet durch mindestens zwei Mittel (701 ), die jeweils eins der mindestens zwei Bolzenaugen aufweisen; wobei die mindestens zwei Mittel (701 ) jeweils zweistückig ausgeführt sind; und wobei jeweils ein Stück der mindestens zwei Mittel einstückig mit einer Gehäusewandung verbunden ist.

9. Gehäuse (401 ) für ein Windkraftgetriebe mit mindestens zwei Bolzen (109) zur Fixierung des Gehäuses (401 ) in einem gondelfesten Mittel (111 ); wobei die Bolzen (109) zu einer ersten Längsebene (105) spiegelsymmetrisch sind; gekennzeichnet durch mindestens zwei Mittel (303), die jeweils einstückig mit einem der Bolzen (109) verbunden, als physisch von einer Gehäusewandung getrennte Stücke ausgeführt und mit der Gehäusewandung gefügt sind; wobei die Bolzen (109) vollständig auf derselben Seite einer zweiten Längsebene (107) angeordnet sind, die orthogonal zu der ersten Längsebene (105) verläuft; wobei

10. Verfahren zur Montage eines Gehäuses () nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 9; dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Mittel (303) zunächst mittels des jeweiligen Bolzens (109) in dem gondelfesten Mittel (111 ) fixiert und anschließend mit der Gehäusewandung gefügt werden.