SE534737C2 - System för positionsmätning hos ett kopplingsorgan - Google Patents

Description

25 30 534 737 I vissa tillämpningar finns ett behov av att koppla samman en första axel och en andra axel, där den första axeln är drivande, så att den första axeln kommer att driva den andra axeln.

Ett exempel på en sådan tillämpning är vindkraftverk, där en växellådeaxel skall kopplas till en generatoraxel. Sådana elastiska kopplingar skall kunna ta upp vissa avvikelser avseende inriktningen av axlarna, och är tidigare kända.

En sådan elastisk koppling, eller kopplingsorgan, utgörs normalt av en styv axeldel och två fjädrande bussningsorgan vid varje ände hos den styva axeldelen. De fjädrande bussningsorganen monteras normalt till respektive första och andra axel via lämpliga flänsar.

Det är givetvis att föredra att inriktningen mellan den första axeln och den andra axeln är så korrekt som möjligt, varför man idag i samband med montering utför en manuell inriktning med erforderlig mätutrustning, exempelvis laserbaserad mätutrustning.

Det finns dock ett önskemål att kunna mäta inriktningen mellan den första axeln och den andra axeln, det vill säga inriktningen hos kopplingsorganet, kontinuerligt under drift, vilket nuvarande mätutrustningar inte medger. Då det rör sig om roterande axlar, får en mätutrusning inte skapa obalans genom utförande montering. Vidare är det önskvärt att kunna mäta denna inriktning med användande av befintlig struktur utan att behöva göra åverkan på den.

Det finns även önskemål om att kunna detektera andra driftsdata såsom det moment som överförs av kopplingen kunna detekteras via positionsmätning hos kopplingsorganet.

Det finns således ett behov av att kunna utföra positionsmätning hos ett kopplingsorgan mellan en första axel och en andra axel kontinuerligt under drift, där en rotationsrörelse hos den första axeln överförs till den andra axeln 10 15 20 25 30 534 73? axlarna via kopplingsorganet som elastiskt sammankopplar den första axeln med den andra axeln, där vidare införande av obalans undvikes.

Det finns också ett önskemål om att kunna montera utrustning för positionsmätning hos ett kopplingsorgan på befintlig mekanik utan att någon mekanisk bearbetning behöver göras.

SAMMANFATTNING AV UPPFlNNlNGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett system för positionsmätning hos ett kopplingsorgan mellan en första axel och en andra axel kontinuerligt under drift, där en rotationsrörelse hos den första axeln överförs till den andra axeln axlarna via kopplingsorganet som elastiskt sammankopplar den första axeln med den andra axeln, där vidare införande av obalans undvikes. Ändamålet med föreliggande uppfinning är även att tillhandahålla ett system för uppmätning av inriktning enligt ovan, och som medger montering av utrustning på befintlig mekanik utan att någon mekanisk bearbetning behöver göras.

Dessa ändamål uppnås med ett system för positionsmätning hos ett kopplingsorgan som innefattar en axeldel, en första fläns och en andra fläns.

Kopplingsorganet innefattar vidare ett första fjädrande bussningsorgan som fäster den första flänsen till axeldelen och ett andra fjädrande bussningsorgan som fäster den andra flänsen till axeldelen. Varje fjädrande bussningsorgan är anordnat med en fjädrande eftergivlighet mellan respektive fläns och axeldelen. Den första flänsen är avsedd att fästas vid en första axel och den andra flänsen är avsedd att fästas vid en andra axel, varvid kopplingsorganet, när det är placerat mellan den första axeln och den andra axeln, är avsett att överföra en rotationsrörelse från den första axeln till den andra axeln. Systemet innefattar vidare åtminstone en första huvudenhet monterad på en första fixtur. Den första fixturen är anordnad att monteras 10 15 20 25 30 534 73? mellan den första flänsen och axeldelen via befintliga monteringsorgan för det första fjädrande bussningsorganet, där fixturen innefattar åtminstone en sensor anordnad för positionsmätning mellan den första flänsen och axeldelen.

Positionsmätningen hos kopplingsorganet kan innefatta uppmätning av inriktning hos kopplingsorganet och/eller uppmätning av positionsförändring i rotationsriktningen hos åtminstone en av axlarna. l enhetlighet med ett exempel, innefattar en andra huvudenhet monterad pà en andra fixtur, där den andra fixturen är anordnad att monteras mellan den andra flänsen och axeldelen via befintliga monteringsorgan för det andra fjädrande bussningsorganet, där nämnda fixtur innefattar åtminstone en sensor anordnad för positionsmätning mellan den andra flänsen och axeldelen.

I enhetlighet med ett annat exempel innefattar varje fixtur ett centralt nav med åtminstone två ekrar anordnade i en radiell ledd utgående från det centrala navet, där varje huvudenhet är anordnad att monteras i anslutning till nämnda nav. Varje sensor kan vara anordnad att placerad på åtminstone en motsvarande eker.

Sensorn kan exempelvis vara av typen hall-sensor och är då anordnad att samverka med en motsvarande magnet, där positionsmätningen sker mellan varje hall-sensor och motsvarande magnet.

Fler exempel framgår av de osjälvständiga patentkraven. Ändamålet med föreliggande uppfinning uppnås även med ett system för vindkraftverk, där kopplingsorganet innefattar en axeldel, en första fläns och en andra fläns. positionsmätning hos ett kopplingsorgan i ett Kopplingsorganet innefattar vidare ett första fjädrande bussningsorgan som 10 15 20 25 30 53-4 73? fäster axeldelen och ett bussningsorgan som fäster den andra flänsen till axeldelen. Varje fjädrande bussningsorgan är anordnat med en fjädrande eftergiviighet mellan respektive fläns och axeldelen. Den första flänsen är avsedd att fästas vid en första axel och den andra flänsen är avsedd att fästas vid en andra axel, den första flänsen tiil andra fjädrande varvid kopplingsorganet, när det är placerat mellan den första axeln och den andra axeln, är avsett att överföra en rotationsrörelse från den första axeln till den andra axeln. Systemet innefattar medel för uppmätning av en första vinkel mellan den första flänsen och axeldelen samt en andra vinkel mellan den andra flänsen och axeldelen.

Föreliggande uppfinning ger ett antal fördelar, bland annat erhålls möjligheten att under drift bland annat kunna - detektera kopplingsfel; - detektera riskbeteende för att kunna förhindra haveri; - optimera verkningsgraden för generatorn; - optimera livslängden för ingående komponenter; och - mäta det moment som överförs av kopplingen genom att mäta positionsförändringen i rotationsriktningen.

FIGURBESKRIVNING Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till de bilagda ritningarna, där: Figur 1 visar en förenklad bild av tvà axlar med elastisk koppling; Figur2 visar en förenklad bild av en mätflxtur enligt föreliggande uppfinning; Figur3 visar en förenklad bild av tvà axlar med elastisk koppling där vinkelfel föreligger; 10 15 20 25 30 534 73? Figur4 visar en förenklad bild av två axlar med elastisk koppling med monterad mätfixtur; Figur 5 visar ett förenklat snitt av Figur 4; och Figur6 visar en förenklad bild av en alternativ mätfixtur enligt föreliggande uppfinning.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Med hänvisning till Figur 1 innefattar en elastisk koppling i form av ett kopplingsorgan 1 en axeldel 2, en första fläns 3 och en andra fläns 4.

Kopplingsorganet 1 innefattar vidare ett första fjädrande bussningsorgan 5 som fäster den första flänsen 3 till axeldelen 2 och ett andra fjädrande bussningsorgan 6 som fäster den andra flänsen 4 till axeldelen 2.

Varje fjädrande bussningsorgan 5, 6 är anordnat med en ljädrande eftergivlighet mellan respektive fläns 3, 4 och axeldelen 2, där den första flänsen 3 är avsedd att fästas vid en första axel 7 och den andra flänsen 4 är avsedd att fästas vid en andra axel 8. När kopplingsorganet 1 är placerat mellan den första axeln 7 och den andra axeln 8 är det anordnat att överföra en rotationsrörelse från den första axeln 7 till den andra axeln 8, där den fjädrande eftergivligheten hos de fjädrande bussningsorganen 5, 6 är avsedd att ta upp inriktningsfel mellan den första axeln 7 och den andra axeln 8, vilket illustreras i Figur 3.

I Figur 3 visas hur en första vinkel cl föreligger mellan ett första plan P1 hos den första flänsens 3 ände vettande mot axeldelen 2, och ett andra plan P2 hos axeldelens 2 ände vettande mot den första flänsen 3, där det första planet P1 är vinkelrätt mot den första axelns 7 axiella utsträckning och det andra planet P2 är vinkelrätt mot axeldelens 2 axiella utsträckning. På samma sätt föreligger en andra vinkel ß mellan ett tredje plan P3 hos den 10 15 20 25 30 534 737 andra flänsens 4 ände vettande mot axeldelen 2, och ett fjärde plan P4 hos axeldelens 2 ände vettande mot den första flänsen 3, där det tredje planet P3 är vinkelrätt mot den andra axelns 8 axiella utsträckning och det fiärde planet, P4 är vinkelrätt mot axeldelens 2 axiella utsträckning.

När inget kopplingsfel föreligger är planen P1, P2, P3, P4 parallella i förhållande till varandra.

I enlighet med föreliggande uppfinning, med hänvisning till Figur 4 och Figur visar området runt d et första fjädrande bussningsorganet 5, är en första fixtur 10 monterad mellan den första flänsen 5 som mer detaljerat 3 och axeldelen 2 med hjälp av befintliga monteringsorgan för det första fjädrande bussningsorganet 5, så att den första fixturen 10 anligger axeldelen 2.

Med hänvisning även till Figur 2 innefattar fixturen 10 ett centralt nav 11 med tre ekrar 12, 13, 14 anordnade i en radiell led utgående från det centrala navet 11, där en huvudenhet 9 är anordnad att monteras i anslutning till det centrala navet 11.

På en första eker 12 är en sensor placerad, på en andra eker är 13 en första vikt 16a förskjutningsbart anordnad längs med ekern 13, och på en tredje eker är 14 en andra vikt 16b förskjutningsbart anordnad längs med ekern 13. vikterna 16a, 16b är avsedda att ställas in så eventuell obalans kompenseras.

Sensorn 15 är av typen hall-sensor och är anordnad att samverka med en motsvarande magnet 17 som är monterad motstående hall-sensorn på den första flänsen 3, där avståndsmätningen sker mellan hall-sensorn 15 och magneten 17. 10 15 20 25 30 534 ?3? En tredje vikt 18 är placerad i på den andra flånsen 5 för att kompensera för eventuell obalans som magneten 17 kan skapa.

Huvudenheten 9 innefattar en kraftenhet och elektronikdel, där en signal fràn hall-sensorn detekteras och trådlöst skickas från huvudenheten 9 till en extern enhet (ej visad) för behandling och evaluering av mätdata. Den externa enheten kan vara integrerad med befintlig övervakningsutrustning i anslutning till en installation där den första axeln 7 och den andra axeln 8 innefattas.

Ett exempel på en sådan installation år ett vindkraftverk, där kopplingsorganet 1 inkopplas mellan den första axeln som då utgår från en växel och den andra axeln som då utgår från en generator.

Med hänvisning till Figur 2, 4 och 5 bygger således föreliggande uppfinning på att monteringshål 19, 20, 21 hos fixturen 10, här visade i form av monteringsöron 19, 20, 21, är utförda att samverka med befintliga monteringsanordningar för det första flädrande bussningsorganet 5. Det första fjädrande bussningsorganet 5 innefattar fjädrande medel 22, 23, 24 som är förenklat indikerade i Figur 4. Dessa fjädrande medel 22, 23, 24 är fästa vid den första flänsen 3 och axeldelen 2 via befintliga fästhål (ej visade) hos dessa. Monteringshålen 19, 20, 21 hos fixturen 10 är utförda så att dessa i detta exempel passar mot fästhålen hos axeldelen 2 för det första fjädrande bussningsorganet 5, och fästes där med tillhörande bultar; fixturen monteras således då kopplingsorganet 1 är demonterat. Dessa fästhål tillsammans med erforderliga bultar utgör således i detta exempel de befintliga monteringsanordningarna för det första fjädrande bussningsorganet 5. l enhetlighet med föreliggande uppfinning finns vidare en insikt om att all nödvändig inriktningsinformation kan erhållas genom uppmätning av 10 15 20 25 30 534 73? vinkelfelet som definieras av den ovan diskuterade första vinkeln d och andra vinkeln ß.

För att kunna uppmäta den andra vinkeln ß, och på så vis erhålla all nödvändig inriktningsinformation, monteras företrädesvis en motsvarande andra fixtur 25, endast schematiskt visad i Figur 1, på motsvarande sätt mellan den andra flänsen 4 och axeldelen 2 med hjälp av befintliga monteringsorgan för det andra fjädrande bussningsorganet 6, så att den andra fixturen 25 anligger axeldelen 2. På så vis kan även avståndsmätning mellan den andra flänsen 4 och axeldelen 2 ske, varvid både den första vinkeln d och andra vinkeln ß kan erhållas.

Uppfinningen är inte begränsad till ovanstående, utan kan varieras fritt inom ramen hos de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan antalet ekrar variera, men varje fixtur bör innefatta minst två ekrar. Hur många vikter som används för att balansera obalans hos fixturen är i beroende av antal ekrar.

Exempelvis kan det för ett jämnt antal jämnt fördelade ekrar räcka med en vikt.

Varje fixtur kan vara av annan konstruktion, där den fortfarande utnyttjar befintliga monteringsorgan för respektive fjädrande bussningsorgan 5, 6.

Exempelvis kan, med hänvisning till Figur 6, en fixtur 10' innefatta två delar 10a, 10b där en första del 10a innefattar en huvudenhet 9' och monteras i anslutning till ett första befintligt fästhål hos axeldelen 2, och där en andra del 10b innefattar en motvikt som monteras i anslutning till ett andra befintligt fästhål hos axeldelen 2, så att den obalans som den första delen 10a inför kompenseras för.

Magneten 17 och dess motvikt 18 kan fästas på lämpligt sätt, till exempel genom limning; alternativt kan magneten 17 och dess motvikt 18 vara anordnade på en separat fixtur som även den fästes med hjälp av befintliga monteringsorgan, vilka med hänvisning till Figur 4 skulle vara belägna hos 10 15 20 25 30 534 737 10 den första flänsen 3. Antalet vikter som används för att kompensera för magneten kan också variera och således vara fler än den visade enda vikten 18.

Givetvis kan monteringen ske på andra sätt, exempelvis kan varje fixtur 10 monteras genom att utnyttja befintliga fästhål hos respektive fläns 3, 4 istället, varvid varje magnet 17 med dess motvikt monteras mot axeldelen 2.

Varje fixtur anligger företrädesvis åtminstone delvis respektive fläns 3, 4 och/eller axeldel 2. Dessa fästhål hos respektive fläns 3, 4 utgör i detta fall de befintliga monteringsanordningarna för respektive fjädrande bussningsorgan 5, 6.

Varje fixtur kan även ha många andra utföringar, huvudändamålet med föreliggande uppfinning är att använda befintliga monteringsorgan för respektive fjädrande bussningsorganet.

Uppfinningen kan givetvis användas med endast en fixtur, men för att erhålla båda vinklarna u, ß bör två fixturer användas. I sin enklaste form innefattar uppfinningen endast en fixtur.

Varje fixtur innefattar minst en huvudenhet.

Sensorn behöver inte vara en hall-sensor, utan varje typ av i systemet passande sensor som är inrättad för avståndsmätning, eller mer generellt för positionsmätning, kan användas, exempelvis en avståndsprob. I sådant fall behövs ingen motstående monterad magnet.

De ingående fixturerna med tillhörande sensorer, magneter och vikter ingår i ett system för uppmätning av inriktning hos ett kopplingsorgan 1.

Det är även en del av uppfinningen att tillhandahålla ett system för uppmätning av inriktning hos ett kopplingsorgan 1 enligt ovan inrättat i ett 10 15 20 25 30 534 737 11 vindkraftverk, där kopplingsorganet1 inkopplas mellan en första axel som utgår fràn en växel och en andra axel som utgår från en generator. Systemet innefattar medel för uppmätning av en första vinkel a mellan den första flänsen 3 och axeldelen 2 samt en andra vinkel ß mellan den andra flänsen 4 och axeldelen 2. Företrädesvis utgörs detta system av systemet innefattande åtminstone en fixtur med tillhörande utrustning enligt ovan.

Som visas i Figur 2, hålls företrädesvis ekrarna 12, 13,14 ihop av omslutande fästring 26 vid vilken nämnda monteringsöron 19, 20, 21 är fästade.

Sensorn 15 kan kommunicera trådlöst med motsvarande huvudenhet 9, men även via en fast förbindelse 27.

Ovan har huvudsakligen begreppet avståndsmätning nämnts, generellt kan även föreliggande uppfinning avse positionsmätning.

En sådan positionsmätning skulle enligt ett ytterligare exempel kunna avse mätning av positionsförändring i rotationsriktningen hos axlarna 7, 8. En sådan positionsförändring skulle exempelvis kunna mätas upp med hjälp av en fleraxlig hall-sensor. På så vis skulle det moment som överförs av kopplingen kunna detekteras. Detta betyder att föreliggande uppfinning som huvudsakligen har beskrivits avse uppmätning av inriktning hos ett kopplingsorgan 1 i en mer generell form avser positionsmätning hos ett kopplingsorgan 1.

Andra sorters positionsmätningar är givetvis möjliga.

Föreliggande uppfinning avser generellt ett system S, såsom indikeras i Figur 4, för uppmätning av inriktning hos ett kopplingsorgan enligt ovan, där systemet S vidare innefattar åtminstone en första huvudenhet 9 monterad på en första fixtur 10 som är anordnad att monteras mellan den första flänsen 3 534 73? 12 och axeideien 2 via befintliga monteringsorgan för det första fjädrande bussningsorganet 5. Nämnda fixtur 10 innefattar åtminstone en sensor 15 anordnad för positionsmätning mellan den första flänsen 3 och axeldelen 2.

De fiädrande medlen 22, 23, 24 som är förenklat indikerade i Figur 4 kan vara utförda pà många sätt som är tidigare välkända för denna typ av kopplingsorgan.

Claims (12)

10 15 20 25 30 534 73? 15 PATENTKRAV

1. System (S) för positionsmätning hos ett kopplingsorgan (1), där kopplingsorganet (1) innefattar en axeldel (2), en första fläns (3) och en andra fläns (4), där kopplingsorganet (1) vidare innefattar ett första fjädrande bussningsorgan (5) som fäster den första flänsen (3) till axeldelen (2) och ett andra fjädrande bussningsorgan (6) som fäster den andra flänsen (4) till axeldelen (2), där varje fjädrande bussningsorgan (5, 6) âr anordnat med en fjädrande eftergivlighet mellan respektive fläns (3, 4) och axeldelen (2), där den första flänsen (3) är avsedd att fästas vid en första axel (7) och den andra flänsen (4) är avsedd att fästas vid en andra axel (8), varvid kopplingsorganet (1), när det är placerat mellan den första axeln (7) och den andra axeln (8), är avsett att överföra en rotationsrörelse från den första axeln (7) till den andra axeln (8), där systemet (S) vidare innefattar åtminstone en första huvudenhet (9) monterad på en första fixtur (10), kännetecknat av den första fixturen (10) är anordnad att monteras mellan den första flänsen (3) och axeldelen (2) via befintliga monteringsorgan för det första fjädrande bussningsorganet (5), där nämnda fixtur (10) innefattar åtminstone en sensor (15) anordnad för positionsmätning mellan den första flänsen (3) och axeldelen (2).

2. System enligt patentkrav 1, kännetecknat av att positionsmätningen hos kopplingsorganet (1) innefattar uppmätning av inriktning hos kopplingsorganet (1).

3. System enligt något av patentkraven 1 eller 2, kännetecknat av att positionsmätningen hos kopplingsorganet (1) innefattar uppmätning av positionsförändring i rotationsriktningen hos åtminstone en av axlarna (7, 8).

4. System enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att det vidare innefattar en andra huvudenhet monterad på en andra fixtur (25), där den andra fixturen (25) är anordnad att monteras mellan den andra 10 15 20 25 30 534 73? u' flänsen (4) och axeldelen (2) via befintliga monteringsorgan för det andra fjädrande bussningsorganet (6), där nämnda fixtur (25) innefattar åtminstone en sensor anordnad för positionsmätning mellan den andra flänsen (4) och axeldelen (2).

5. System enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att varje fixtur (10) är anordnad i monterat tillstånd åtminstone delvis anligga någon av antingen respektive fläns (3, 4) eller axeldelen (2).

6. System enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att varje fixtur (10) innefattar ett centralt nav (11) med åtminstone två ekrar (12, 13, 14) anordnade i en radiell led utgående från det centrala navet (11), där varje huvudenhet (9) är anordnad att monteras i anslutning till nämnda nav (11).

7. System enligt patentkrav 6, kännetecknat av att varje sensor (15) är anordnad att placerad på åtminstone en motsvarande eker (12).

8. System enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att det vidare för varje fixtur (10) innefattar åtminstone en vikt (16a, 16b) som är förskjutningsbart anordnad längs med nämnda fixtur (10).

9. System enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att nämnda sensor (15) är av typen hall-sensor och är anordnad att samverka med en motsvarande magnet (17), där positionsmätningen sker mellan varje hall-sensor (15) och motsvarande magnet (17).

10. System enligt patentkrav 9, kännetecknat av att det vidare för varje magnet (17) innefattar åtminstone en vikt (18).

11. System för positionsmätning hos ett kopplingsorgan (1) i ett vindkraftverk, där kopplingsorganet (1) innefattar en axeldel (2), en första 10 15 534 73? 15 fläns (3) och en andra fläns (4), där kopplingsorganet (1) vidare innefattar ett första fjädrande bussningsorgan (5) som fäster den första flänsen (3) till axeldelen (2) och ett andra fjädrande bussningsorgan (6) som fäster den andra flänsen (4) till axeldelen (2), där varje fjädrande bussningsorgan (5, 6) är anordnat med en fjädrande eftergivlighet mellan respektive fläns (3, 4) och axeldelen (2), där den första flänsen (3) är avsedd att fästas vid en första axel (7) och den andra flänsen (4) är avsedd att fästas vid en andra axel (8), varvid kopplingsorganet (1), när det är placerat mellan den första axeln (7) och den andra axeln (8), är avsett att överföra en rotationsrörelse från den första axeln (7) till den andra axeln (8), kännetecknat av att systemet innefattar medel för uppmätning av en första vinkel (u) mellan den första flänsen (3) och axeldelen (2) samt en andra vinkel (ß) mellan den andra flänsen (4) och axeldelen (2).

12. System enligt patentkrav 11, kännetecknat av att det innefattar ett system enligt något av patentkraven 1-10.