NO329795B1 - Anordning ved harmonisk gir - Google Patents

Abstract

Anordning ved harmonisk gir (10) hvor en spindel (28) og en tannkrans (48) befinner seg innbyrdes dreibart på en felles senterakse (32) og hvor et tannhjul (42), som er i inngrep med tannkransen (48), er dreibart koplet til spindelen (28) om en første eksenterakse (36), og hvor et balansetannhjul (58) som er i inngrep med tannkransen (48) eller en balansetannkrans,er dreibart om en andre eksenterakse (40).

Description

ANORDNING VED HARMONISK GIR

Det er tilveiebrakt et harmonisk gir. Nærmere bestemt dreier det seg om et harmonisk gir hvor en spindel og en tannkrans befinner seg på en felles senterakse, idet spindelen er dreibar relativt tannkransen, og hvor et tannhjul, som er i inngrep med tannkransen, er dreibart koplet til spindelen om en første eksenterakse.

I det etterfølgende er det harmoniske gir forklart under hen-visning til en vindmølle. Dette innebærer på ingen måte noen begrensning i anvendelse av det tilveiebrakte harmoniske gir.

Etter hvert som vindmøller bygges for stadig større effekter, må transmisjonselementer som overfører dreiemoment mellom vindmøllens vindturbin og en kraftmaskin oppdimensjoneres tilsvarende.

Ifølge kjent teknikk er en generator ofte anbrakt på en elevert gondol ved vindturbinen. Dreiemomentet overføres fra vindturbinen og til kraftmaskinen, som gjerne utgjøres av en elektrisk generator, via en girkasse. Girkassen er nødvendig for å transformere opp vindturbinens relativt lave omdreiningshastighet til en omdreiningshastighet som er hensikts-messig for generatoren.

Samlet vekt av girkasse og generator er betydelig. Særlig for vindmøller til havs innebærer slike store masser som befinner seg på et relativt høyt nivå over havbunnen, at de bærende konstruksjoner blir omfattende og kostbare.

Det er kjent å overføre dreiemomentet fra vindturbinen via transmisjonselement, for eksempel et vinkelgir, og til en generator som befinner seg på bakkenivå, se for eksempel tysk patentsøknad 2932293.

Overføring av dreiemomentet via en enkel, vertikal aksling ved i hovedsak samme omdreiningshastighet som vindturbinen betinger at vindmøllens bærekonstruksjon er dimensjonert for å kunne oppta det fulle dreiemoment om sin vertikalakse. Dette forhold er avhjulpet ved å anvende to konsentriske, kon-traroterende akslinger for dreimomentoverføringen. Derved ut-lignes dreiemomentet i det alt vesentligste, hvorved bærekonstruksjonen ikke utsettes for de nevnte moment. US-patent 4311435 omhandler en typisk anordning for momentover-f øring av denne art.

Dreiemomentet i akslingene er relativt stort når det anvendes omdreiningshastigheter som tilsvarer vindturbinens omdreiningshastighet. Akslinger og andre transmisjonselement egnet for formålet kan derfor være både store og kostbare.

Disse uheldige forhold kan i det minste delvis avhjelpes ved å montere et harmonisk gir mellom vindturbinen og vinkelgiret. Et harmonisk gir er både kompakt og lett sett i forhold til andre aktuelle gir for det samme formål.

Australsk patentsøknad AU-A-22186/92 beskriver et gir for beltekjøretøy hvor inngående og utgående akslinger er koaksi-ale og hvor et sammensatt girhjul dreier om et eksentrisk la-ger på drivakslingen. Det sammensatte girhjuls første tannsett er i inngrep med et stasjonært innvendig ringgir, mens det sammensatte girhjuls andre tannsett er i inngrep med et innvendig ringgir på den utgående aksling.

Harmoniske gir oppviser imidlertid, grunnet sin virkemåte, en betydelig ubalanse under drift.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt et harmonisk gir hvor en spindel og en tannkrans befinner seg på en felles senterakse, idet spindelen er dreibar relativt tannkransen, og hvor et tannhjul, som er i inngrep med tannkransen, er dreibart koplet til spindelen om en første eksenterakse. Det harmoniske gir kjenneteg-nes ved at et balansetannhjul som er i inngrep med tannkransen eller en balansetannkrans, er dreibart om en andre eksenterakse.'

Et aspekt ved det harmoniske gir er at den føreste eksenterakse og den andre eksenterakse er innbyrdes forskjøvet 180 grader om senteraksen.

Nok et aspekt ved det harmoniske gir er at tannhjulet er dreibart om et første eksentrisk parti på spindelen.

Et ytterligere aspekt ved det harmoniske gir er at balansetannhjulet er dreibart om et andre eksentrisk parti på spindelen.

Nok et aspekt ved det harmoniske gir er at balansetannkransen utgjør en del av tannkransen.

Ved anvendelse i en vindmølle driver vindturbinen tannhjulet.

Nok et aspekt ved det harmoniske gir er således at tannhjulet er drevet, spindelen utgjør en utgående aksling, idet tannkransen er stasjonær.

Det harmoniske girs utvekslingsforhold, n er gitt av forme-len:

Zk

n =

Zh- Zk

hvor Zk er tannkransens antall tenner og Zh er tannhjulets antall tenner. Spindelens dreieretning er motsatt av tannhjulets dreieretning.

Tannhjulet og balansetannhjulet dreier med samme hastighet om senteraksen. Ved at den første eksenterakse og den andre eksenterakse befinner seg 180 grader forskjøvet om senteraksen vil tannhjulet og balansetannhjulet sammen kunne være i til-nærmet balanse.

Diameteren til det andre eksentriske parti samt balansetann-hjulets masse kan tilpasses de aktuelle forhold.

I det tilveiebrakte harmoniske gir muliggjør balansetannhjulet at giret kan avbalanseres på en relativt enkel og kost-nadseffektiv måte.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegn-inger, hvor: Fig. 1 viser en vindmølle som er forsynt med et harmonisk gir og hvor generatoren er anbrakt på bakkenivå; Fig. 2 viser delvis skjematisk og i større målestokk et sent-risk plansnitt av det harmoniske gir; Fig. 3 viser et utsnitt av fig. 2 i større målestokk;

Fig. 4 viser et snitt Illa-IIIa i fig. 3; og

Fig. 5 viser et snitt Illb-IIIb i fig. 3.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en vindmølle som omfatter en vindturbin 2, en elevert gondol 4, en bærekonstruksjon 6 og et fundament 8.

Vindturbinen 2 er koplet til et harmonisk gir 10 som befinner seg i gondolen 4, idet dreiemomentet fra vindturbinen 2 er overført via det harmoniske gir 10, et vinkelgir 12, akslinger 14, planetgir 16 og til en generator 18 som befinner seg ved fundamentet 8.

Det harmoniske gir 10 omfatter et hovedsakelig sylinderformet girhus 20 som er festet til den bærende konstruksjon 6 ved hjelp av festelabber 22, se fig. 2.

Vindturbinen 2 er koplet til en hylseformet, relativt lang-strakt turbinaksling 24 som rager inn i girhuset 20 hvor turbinakslingen løper i en første lagring 26.

En spindel 28 er ved hjelp av en andre lagring 30 opplagret i girhuset 20. Spindelen 28 befinner seg i motstående endeparti av girhuset 20 relativt vindturbinen 2. Spindelen 28 utgjør det harmoniske girs 10 utgående aksling og er koplet til vinkelgiret 12. I dette foretrukne utførelseseksempel dreier turbinakslingen 24 og spindelen 28 om en felles senterakse 32 .

Ved sitt endeparti som er motstående vinkelgiret 12 er spindelen 28 forsynt med et første sylindrisk, eksentrisk parti 34 som har en første eksenterakse 36. Mellom det første eksentriske parti 34 og den andre lagring 30 er spindelen utfor-met med et andre sylindrisk, eksentrisk parti 38 som har en andre eksenterakse 40. Eksenteraksene 36 og 40 er parallelle med senteraksen 32 og er innbyrdes 180 grader forskjøvet om senteraksen 32.

Et tannhjul 42 med utvendige tenner 44 er ved hjelp av en tredje laqrinq 46 dreibart om det første eksentriske parti 34. Tannhjulet 42 er i inngrep med en tannkrans 48 med inn-vendige tenner 50. Tannkransen 48 er koplet til girhuset 20 og er konsentrisk relativt senteraksen 32 og derved spindelen 28. Tannkransens 48 tenner 50 passer komplementært med tannhjulets 42 utvendige tenner 44.

En mellomaksling 52 som i sine endepartier er forsynt med universalledd 54, forbinder turbinakslingen 24 via en driv-plate 56 til tannhjulet 42. Tannhjulet 42 dreier således om den første eksenterakse 36 med lik hastighet som turbinakslingen 24, idet den første eksenterakse 36 dreier om senteraksen 32.

Et relativt stort antall av tannhjulets 42 utvendige tenner 44 er samtidig i inngrep med tannkransens 48 tenner 50, se fig. 4.

Et balansetannhjul 58 med utvendige tenner 60 er fritt roter-bart om det andre eksentriske parti 38.

I dette utførelseseksempel er antall tenner: Tannhjulet 42: Zh = 90 og tannkransen 48: Zk = 100. Utvekslingen er:

Når tannhjulet 42 har dreid en omdreining, har spindelen 28 dreid ti omdreininger om senteraksen 32, men i motsatt ret-ning. Både tannhjulet 42 og balansetannhjulet 58 har samtidig fulgt sine respektive eksenterakser 36, 40 ti omdreininger om senteraksen 32.

Ved at tannhjulets 42 første eksenterakse 36 og balansetann-hjulets 58 andre eksenterakse 40 hele tiden befinner seg på radialt motsatte sider av senteraksen 32 og forløper med samme hastighet vil genererte eksenterkrefter motvirke hverand-re .

Claims (6)

1.Anordning ved harmonisk gir (10) hvor en spindel (28) og en tannkrans (48) befinner seg på en felles senterakse (32), idet spindelen (28) er dreibar relativt tannkransen (48), og hvor et tannhjul (42), som er i inngrep med tannkransen (48), er dreibart koplet til spindelen (28) om en første eksenterakse (36),karakterisert vedat et balansetannhjul (58) som er i inngrep med tannkransen (48) eller en balansetannkrans, er dreibart om en andre eksenterakse (40).

2.Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at den føreste eksenterakse (36) og den andre eksenterakse (40) er innbyrdes forskjøvet 180 grader om senteraksen (32) .

3.Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at tannhjulet (42) er dreibart om et første eksentrisk parti (34) på spindelen (28).

4.Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at balansetannhjulet (58) er dreibart om et andre eksentrisk parti (38) på spindelen (28).

5.Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at balansetannkransen utgjør en del av tannkransen (48) .

6.Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at tannhjulet (42) er drevet, spindelen (28) utgjør en utgående aksling og tannkransen (48) er stasjonær.