NO323026B1 - Drev for vindgeneratorer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et drev for drift av generatorer fra rotorer i vindkraftanlegg, som er utført som påsettingsdrev.

Oppfinnelsen går ut fra et påsettingsdrev som med en pressforbindelse er forbundet med rotorakselen på et vindkraftanlegg, hvor vindkraften ledes inn i drevet. Ved denne kjente utførelsestype er pressforbindelsens nav forbundet med en planetbærer eller en del av denne, og ført via lager i drevhuset. Planethjulene i den omlø-pende planetbærer ruller på et husfast hulhjul, og griper samtidig inn i solhjul gjennom hvilket ytelsen summeres. Fra solhjulakselen i dette første trinn blir ytelsen vi-dereført inn i planetbæreren i et andre planettrinn. Denne omløpende planetbærer fø-rer de på den anordnede planethjul inn i et ytterligere husfast hulhjul, og planethjulene driver ut i et solhjul. Derfra blir ytelsen via et ett-trinns tannhjulsdrev via dets dre-vaksel drevet ut inn i en generator.

Disse drevanordninger har en meget kompleks oppbygging, har store bygge-lengder, er kostbare å montere og å vedlikeholde.

Fra den kjente teknikk på området skal det vises til WO-91/19916, US 5 663 600 og US 4 871 923.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et kompakt drev med høy oversetting, og som tillater enkel montering og enkelt vedlikehold.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved de karakteristiske trekk angitt i krav 1.

Ved den fordelaktige lageranordning ifølge oppfinnelsen inntreffer det en gunstig direkte kraftlinjefluks.

Ved hjelp av ytelsesforgreningen ifølge oppfinnelsen blir bæreevnen for hulhjulstennene og solhjulets tenner optimalt utnyttet.

Oppfinnelsen tillater en enkel montering av hele anordningen og en overvåkning av planethjulenes lager som er lett tilgjengelig.

Anordningen av solhjulakselen ifølge oppfinnelsen tillater trekking av solhjulet.

Ved drev ifølge oppfinnelsen løper bare små masser rundt sentralaksen slik at det muliggjøres en bedre virkningsgrad og en enklere overvåkning.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til fig. 1.

På fig. 1 er det vist en ufullstendig fremstilling av en rotoraksel 13 som på dens ikke viste ende bærer et vindhjul hhv. vindblader eller liknende. Denne akselende er festet til anleggs tårn via et lager. På dens drevsidige ende er rotorakselen 13 på en forlengende fortsettelse 23 lagret i huset 16. Denne fortsettelse 23 kan være påflenset som egen byggedel, være inndreiet som avsats på en rotoraksel, eller være bygget på akselenden som komplett byggeenhet bestående av hulhjulsbæreren 12 og fortsettelsen 23, idet denne byggeenhet selv også kan være i ett stykke. Rotorakselen 13 er boret hul for mottak av styreinnretninger for påvirkning av vindbladene. Også fortsettelsen 23 har derfor en gjennomgang som er ført med et rør frem gjennom flenshuset 20, og som tillater montering av ytterligere styreinnretninger på husets 20 side som vender bort fra vindhjulet.

På den utdrivende ende av rotorakselen 13, altså i nærheten av enden men før fortsettelsen 23, er hulhjulsbæreren 12 anordnet. Denne forbindelse til rotorakselen 13 er utført som krympeforbindelse ved hjelp av en krympeskive 14. Ytterligere ut-formingsvarianter har en presspasning eller en formslutning ved hjelp av en kileak-selforbindelse. Andre aksel-nav-forbindelser er imidlertid også mulig. Hulhjulsbæreren 12 opptar hulhjul 18 som driver inn kraften fra rotorakselen 13 inn i ett hhv. flere planethjul 17. På deres aksler som er lagret dreibare i huset 16 er det anordnet aksialt forskjøvet et ytterligere planethjul 19 som griper inn i solhjulet 8. Fra solhjulet som er sentrert flygende mellom flere planethjul blir kraften via den hulborede solhjulsak-sel 4 ved hjelp av en kopling, fortrinnsvis en tannkopling, ført til et nav 14 hvor solhjulakselen 4 er opptatt i navets innerrom.

Uten konstruktive merkostnader kan planetdrevtrinnene 18, 17, 19, 8 utføres med skråfortanning, idet planethjulenes 17, 19 aksialkrefter utlikner hverandre, og fordelene som roligere løpsegenskaper eller høyere bæreevne fra skråfortanning kan utnyttes.

Ved en elastisk aksial befestigelse av solhjulakselen 4 kan driftssvingninger som kommer fra ujevne vindforhold eller andre påvirkninger, reduseres eller kom-penseres.

Videre er det ved måling av aksialkreftene som oppstår mulig å si noe om de aktuelle driftsdata ved anlegget, som dreiemoment, ytelse osv. Med kjennskap til disse data kan det så foretas regulering hhv. styring i driftsforløpet - f.eks. utkopling ved overlast og fare for ødeleggelse av drevet. Til dette er det fortrinnsvis på det aksialt fast lagrede nav 24 anbrakt en sensor 25 som registrerer kraften som solhjulakselen 4 - aksialt festet til navet 24 - trykker på navet 24 med. Som sensor 25 er det til dette egnet f.eks. en kraftmålerboks (basert på piezoelektriske, induktive og liknende prinsipper) eller en bevegelsesmåler som måler relative bevegelser mellom solhjulakselen 4 og navet 24, og gir direkte, via fjærkonstanten i det elastiske forbindelsesledd, informasjon om kraften som opptrer.

Navet 24 bærer et tannhjul 7 som griper inn i et tannhjulsdrev 2 som fortrinnsvis er direkte innfrest på kraftuttaksakselen 3. Fra kraftuttaksakselen 3 blir driftsytelsen ledet til generatoren.

Lagringen av rotorakselens 13 drevsidige ende skjer med et lager 9 som støt-ter seg i planetbæreren som danner en enhet med huset 16. Lageret 9 ligger nesten i flukt med dreiemomentstøtten 10 som oppfanger husets 16 reaksjonsmoment og leder det inn i anleggs tårn. Således blir alle krefter hhv. momenter som oppstår ført inn i huset 16 som er i en del ved direkte kraftføring, og det forekommer kostbare sam-menføyningssteder som kraften må føres over. Drevets kippmoment blir støttet via et lager 11 mot rotorakselen 13.1 det viste utførelseseksempel er dette lager 11 anordnet innenfor planetbæreren, men i ytterligere konstruksjonsvarianter kan dette lager også være anordnet ved gjennomgangsåpningen for hulhjulsbæreren 12 gjennom husets 16 vegg. I disse utførelseseksempler blir huset 16 så støttet på rotorakselen 13 via hulhjulsbæreren 12.

Hulhjulet 18 kan være forbundet med hulhjulsbæreren 12 både med en kom-binasjon av kraft med formsluttende elementer og også rent formsluttende. Til dette blir det fremstilt skrueforbindelser som forsterkes med sylinderstifter, eller det blir innsatt en aksial sikret tannkopling.

Planethjulakslene er lagret på begge sider av det første planethjul 17 i planetbæreren som danner en integrert enhet med huset 16. På den frie akselende som rager inn i flenshuset 20 er anbrakt et andre planethjul 19.

Flenshuset 20 er påflenset huset 16 og omslutter på dens åpne side det andre planetdrevtrinn 19, 8. På dets lukkede side opptar det tannhjulstrinnet 7, 2. Navet 24 er lagret på begge sider av tannhjulet 7. For det første i flenshusets 20 yttervegg, og for det andre i et lager 22 som er anbrakt i det påsatte lagerdeksel 15 som også bærer driftsakselens 2 lager 21 som er rettet mot planettrinnet 19, 8. Driftsakselen 3 er støt-tet i et ytterligere lager i flenshusets 20 yttervegg. Ved bruk av lagerdeksler 15 kan det ved flenshuset 20 utelates en horisontal deling som ville føre med seg et tetnings-problem.

Påsettingsdrevet 1 lar seg påbygge målt etter utførelsesvariant enten som komplett formontert enhet på rotorakselen 13 eller montert i trinn.

For vedlikeholdsformål kan solhjulet 8 og solhjulakselen 4 trekkes ut av drevet etter demontering av et husdeksel på flenshusets 20 lukkede side.

Videre er det mulig å overvåke funksjonen av de lett tilgjengelige lagre for de ikke omløpende planethjulaksler, f.eks. med målinger av legemelydbølger.

Ved hjelp av den fordelaktige kraftinnføring via et hulhjul 18 inn i det første planetdrevtrinn 18, 17, som klarer seg uten et solhjul som begrenser belastbarheten, fremkommer gunstige forutsetninger for utleggelsen, slik at det kan bygges meget kompakt. Belastningsgrensen som således er forskjøvet til utsiden og den dermed op-timale utnyttelse av materialparametrene kan ytterligere økes ved innsatsherding av hulhjulets tenner. Ved konstant ytelsesoverføring og lik oversetting er det ved dette spesielt fordelaktige tiltak mulig å utlegge tannbredden smalere eller å redusere hulhjulets 18 diameter. På den måten kan drevets byggevolum og vekt ytterligere reduseres, eller det kan ved de samme dimensjoner av byggedelene overføres en større ytelse med det samme drev.

For å øke belastningsgrensen for hulhjulstennene kan det også anvendes andre prosesser med overflateherding, som f.eks. induksjonsherding, flammeherding eller kombinerte prosesser som karbonitrering hhv. nitrokarbonitrering.

Claims (12)

1. Drev for vindanlegg med en flertrinns planetdrevanordning og et tannhjulstrinn for kraftuttak til en generator, hvor kraftinngangen til planetdrevanordningen (18, 17, 19, 8) skjer via et hulhjul (18) som driver på minst ett planethjul (17), hvor det på dets husfaste aksel er anordnet et ytterligere planethjul (19) som griper inn i et solhjul (8) hvorfra kraftuttaket til tannhjulstrinnet (7, 2) skjer, karakterisert ved at hulhjulets (18) tenner er overflateherdet.

2. Drev ifølge krav 1, karakterisert ved at hulhjulet (18) er anordnet på en hulhjulsbærer (12) som er i ett stykke eller sammenbygget av flere deler.

3. Drev ifølge krav 2, karakterisert ved at forbindelsen mellom hulhjulet (18) og hulhjulbæreren (12) er formsluttende, for eksempel fremstilt av en tannkopling.

4. Drev ifølge krav 2, karakterisert ved at forbindelsen mellom hulhjulet (18) og hulhjulsbæreren (12) er kraft- og formsluttende, hvor forbindelsen er fremstilt for eksempel ved hjelp av skruer og stifter.

5. Drev ifølge krav 1, karakterisert ved at lageret (21, 22) i tannhjulsdrevet (7, 2) som er anordnet på siden som er rettet mot planetdrevtrinnet er opptatt i et lagerdeksel (15) som er festet i flenshuset (20) husinnerrom.

6. Drev ifølge krav 1, karakterisert ved at fortanningene i planetdrevtrinnene (18, 17, 19, 8) er skråfortannet.

7. Drev ifølge krav 1, karakterisert ved at solhjulet (8) er festet bevegelig i akselretning.

8. Drev ifølge krav 1 eller 7, karakterisert ved at det er anordnet en sensor (25) som registrerer aksialkraften i solhjulakselen (4).

9. Drev ifølge foregående krav, karakterisert ved anvendelse som påsettingsdrev på en rotoraksel (13) i et vindanlegg, hvor rotorakselens (13) ende som er nærmest drevet er støttet, av et lager (9), og påsettingsdrevets (1) vippemoment som resulterer av drevkreftene, støttes av et lager (11) i drevet (1) mot rotorakselen (13).

10. Drev ifølge krav 2-4, og 9, karakterisert ved at hulhjulsbæreren (12) via dens nav er forbundet med rotorakselen (13)..

11. Drev ifølge krav 10, karakterisert ved at aksel-nav-forbindelsen mellom hulhjulsbæreren (12) og rotorakselen (13) er kraftsluttende, for eksempel en presspasning eller en krympeforbindelse.

12. Drev ifølge krav 10, karakterisert ved at aksel-nav-forbindelsen mellom hulhjulsbæreren (12) og rotorakselen (13) er formsluttende, for eksempel en kileak-selforbindelse.