WO2006066686A1 - Windenergieanlage mit halteeinrichtung für eine rotorwelle - Google Patents

Windenergieanlage mit halteeinrichtung für eine rotorwelle Download PDF

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WO2006066686A1 PCT/EP2005/012620 EP2005012620W WO2006066686A1 WO 2006066686 A1 WO2006066686 A1 WO 2006066686A1 EP 2005012620 W EP2005012620 W EP 2005012620W WO 2006066686 A1 WO2006066686 A1 WO 2006066686A1
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Definitions

  • the present invention relates to a wind turbine with a gear whose input is coupled to a rotor shaft, wherein a separate bearing is provided for the rotor shaft.
  • the last-mentioned bearing types are also referred to as three-point bearing, wherein the front bearing of the rotor shaft forms the main or rotor bearing and the rear bearing is taken over by the transmission, which in turn is supported laterally (left and right) on a machine frame.
  • the rotor Connected to the rotor shaft and thereby to the drive train and carried by this is the rotor, consisting of the rotor hub and the rotor blades.
  • the rotor When working on the drive train, to which the gearbox must be dismantled, the rotor must be dismantled in known wind turbines together with the drive train and the rotor. This is associated with considerable effort.
  • EP 1 291 521 A1 proposes to screw the rotor hub to the machine carrier or the front wall of the machine house, so that the rotor on the Wind turbine can remain while the gearbox is repaired and lifted out of the machine house.
  • the invention has for its object to provide a simple way to a possibility to export work on a gear in a wind turbine can, without having to disassemble the driveline largely.
  • the wind turbine according to the invention has a gear whose input shaft is coupled to a rotor shaft.
  • the rotor shaft is held by a separate rotor bearing, with the rear bearing integrated into the gearbox.
  • a holding device is provided which holds the rotor shaft in a predetermined position, when a support of the rotor shaft through the transmission is missing.
  • the holding device according to the invention in this case takes over the support of the rotor shaft, so that the transmission can be decoupled from the rotor shaft.
  • the holding device preferably has a holding frame which is provided for detachable connection to a machine carrier. In its mounted position, the holding frame spans the rotor shaft.
  • the holding device preferably has two jaws which engage around the rotor shaft in an assembled position.
  • the holding device is further provided with clamping elements, which can be stretched between a jaw and the holding frame, respectively, in order to hold the jaws on the holding frame.
  • two clamping elements are provided for each jaw.
  • the jaws of the holding device are placed in a preferred embodiment around the rotor shaft, connected to each other and over the Clamping elements connected to the support frame. Subsequently, the holding frame is mounted on the machine frame in a position spanning the rotor shaft.
  • the machine support also supports the transmission, as well as the separate bearing of the rotor shaft.
  • a pressure ring is provided which - connected to the holding device - exerts a force in the axial direction in order to decouple the rotor shaft from the input of the transmission.
  • FIG. 2 shows the support frame of Figure 1 in the view from the front with inserted jaws
  • FIG. 5 is an enlarged view of Figure 4 with to be attached holding jaws
  • FIG. 6 shows a view from FIG. 5 with attached holding jaws
  • Fig. 10 machine frame with attached Rranfuß in the perspective view obliquely from above and
  • Fig. 11 machine carrier with crane foot mounted in the view from the side.
  • FIG. 1 shows a carrier frame 10 which has mounting plates 12 at its ends. From the mounting plates each extend a plurality of profile sections.
  • a first profile section 14 is formed as a double-T-profile and has a bore 16. Subsequent to the first profile section 14 is followed by a second profile section 18, which is inclined relative to the first profile section.
  • the second profile section 18 has on its outwardly facing side a stop lug 20 with a central bore 22.
  • a central carrier profile 24 which is connected on both sides with second carrier profiles 18.
  • the central carrier profile 24 has two edge portions 26, which are separated by a central central region 28.
  • the lateral areas 26 are provided with holes 30.
  • the center support 24 is reinforced for stabilization, in particular in its central region 28, in which additionally the double T-profile is laterally provided with a wall (compare Fig. 9).
  • FIG. 2 shows the support frame 10 with four attached clamping elements 32 which are held in the bores 16 and 30.
  • the clamping elements 32 in turn can be adjusted via a central element 34 in its length.
  • the clamping elements 32 are each connected in pairs to one of the jaw elements 36, 38.
  • the jaw members 36, 38 comprise the rotor shaft.
  • Figure 3 can be seen in the top view that in front of the support frame 10, a pressure ring 40, 42 can be set, which is connected via lifting elements 44 with the holding jaws 36 and 38.
  • FIGS. 4 to 9 subsequently illustrate the procedure of installation and illustrate the mode of operation of the holding device.
  • FIG. 4 shows, in a perspective view from the front, a machine carrier 46, as used in a three-point bearing in a wind energy plant.
  • the main bearing is supported on the machine carrier 46 in the region 48 and supports the rotor shaft 50 in the region 52.
  • the gear 54 with the integrated bearing is supported in 56 and 58.
  • FIG. 5 shows how the holding jaws 36 and 38 are lowered and, as indicated by the arrows A, the rotor shaft 50 is included.
  • the retaining jaws consist of disks arranged parallel to one another, which support a retaining surface 60 adapted to the geometry of the rotor shaft 50.
  • each holding jaw 36 or 38 has at their end faces bearing surfaces 62 which are provided with holes 64.
  • FIG. 6 shows the attached holding jaws 36 and 38 in the non-connected state.
  • Figure 7 shows the holding jaws 36 and 38 with attached clamping elements 32.
  • the holding jaws 36 and 38 can be set with pre-assembled clamping elements 32 to the rotor shaft 50.
  • the support frame 10 is deposited on the machine frame 46.
  • the support frame 10 is bolted to the machine frame 46 and the clamping elements 32 are inserted and tightened to hold the rotor shaft.
  • the support frame may also consist of several parts, which are lifted separately from each other in the nacelle of the wind turbine and then assembled together.
  • Fig. 9 the mounted holding device is shown partially cut to allow the view of the gear 54 with the cone clamping element 53 and the pressure ring 40, 42 with the elements 44.
  • the pressure ring 40, 42 is attached and connected via lifting elements 44 with the holding device.
  • the lifting elements are advantageously designed as a hydraulic cylinder, other embodiments are conceivable.
  • the associated with the holding jaws 36, 38 lifting elements 44 push the gear 54 including cone clamping element 53 of the rotor shaft 50.
  • FIG. 10 and 11 additionally show a crane foot 66 which is mounted on the machine frame 46.
  • the Rranfuß 66 has four legs 68, which are each connected to the machine frame 46 for themselves.
  • the crane foot 66 has between each pair of legs 68 a recess which allows the crane foot 66 to be set up with the holding frame 10 mounted. This makes it possible, with a separately placed on the machine frame 46 crane to lift loads in lower mounted carrier frame 10 and lower.

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Abstract

Windenergieanlage mit einem Getriebe (54), dessen Eingang mit einer Rotorwelle (50) gekoppelt ist, die ein separates Lager aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lager und Getriebe (54) eine Halteeinrichtung (10) vorgesehen ist, die im montierten Zustand die Rotorwelle (50) in einer vorbestimmten Position hält.

Description

Windenergieanlage mit Halteeinrichtung für eine Rotorwelle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem Getriebe, dessen Eingang mit einer Rotorwelle gekoppelt ist, wobei für die Rotorwelle ein separates Lager vorgesehen ist.
Erich Hau, Windkraftanlagen, zweite überarbeitete und aktualisierte Auflage, Springer 1996, Seiten 242 - 247, beschreibt unterschiedliche Varianten der Rotorlagerung. So ist für eine lange Welle bekannt, separate Lager vorzusehen. Ferner ist bekannt, eine Rotorlagerung vollständig im Getriebe oder auf einer stehenden, hohlen Achse vorzunehmen. Auch kann das hintere Lager in das Getriebe integriert und das vordere Lager als separates Lager ausgebildet werden. Das separate Lager für die Rotorwelle kann mit einem gesonderten Lagersockel im Maschinenhaus oder in eine lasttragende Maschinenhausvorderwand integriert sein. Die zuletzt genannten Lagerarten werden auch als Dreipunktlagerung bezeichnet, wobei die vordere Lagerung der Rotorwelle das Haupt- oder Rotorlager bildet und die hintere Lagerung durch das Getriebe übernommen wird, das sich seinerseits seitlich (links und rechts) auf einem Maschinenträger abstützt. Mit der Rotorwelle und dadurch mit dem Triebstrang verbunden und von diesem getragen ist der Rotor, bestehend aus der Rotornabe und den Rotorblättern. Bei Arbeiten am Triebstrang, zu denen das Getriebe demontiert werden muss, muss bei bekannten Windenergieanlagen zusammen mit dem Triebstrang auch der Rotor demontiert werden. Das ist mit erheblichem Aufwand verbunden.
EP 1 291 521 Al schlägt vor, die Rotornabe mit dem Maschinenträger oder der vorderen Wand des Maschinenhauses zu verschrauben, sodass der Rotor an der Windenergieanlage verbleiben kann, während das Getriebe repariert und aus dem Maschinenhaus herausgehoben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Möglichkeit zu schaffen, um bei einer Windenergieanlage Arbeiten am Getriebe ausfuhren zu können, ohne dabei den Triebstrang weitgehend demontieren zu müssen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Windenergieanlage mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Windenergieanlage besitzt ein Getriebe, dessen Eingangswelle mit einer Rotorwelle gekoppelt ist. Die Rotorwelle wird durch ein separates Rotorlager gehalten, wobei das hintere Lager in das Getriebe integriert ist. Zwischen dem separaten Lager und dem Getriebe ist eine Halteeinrichtung vorgesehen, die die Rotorwelle in einer vorbestimmten Position hält, wenn eine Abstützung der Rotorwelle durch das Getriebe fehlt. Die erfindungsgemäße Halteeinrichtung übernimmt in diesem Fall die Abstützung der Rotorwelle, sodass das Getriebe von der Rotorwelle abgekoppelt werden kann. Die Halteeinrichtung weist bevorzugt einen Halterahmen auf, der zur lösbaren Verbindung mit einem Maschinenträger vorgesehen ist. In seiner montierten Position überspannt der Halterahmen die Rotorwelle. Ferner weist die Halteeinrichtung bevorzugt zwei Backen auf, die in einer montierten Position die Rotorwelle umgreifen. Die Halteeinrichtung ist ferner mit Spannelementen versehen, die jeweils zwischen eine Backe und den Halterahmen gespannt werden können, um die Backen an dem Halterahmen zu halten. Bevorzugt sind für jede Backe zwei Spannelemente vorgesehen. Die Backen der Halteeinrichtung werden in einer bevorzugten Ausgestaltung um die Rotorwelle gelegt, miteinander verbunden und über die Spannelemente mit dem Halterahmen verbunden. Nachfolgend wird der Halterahmen auf den Maschinenträger in einer die Rotorwelle überspannenden Position montiert.
Bevorzugt stützt der Maschinenträger auch das Getriebe ab, ebenso wie das separate Lager der Rotorwelle.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung ist ein Druckring vorgesehen, der - mit der Halteeinrichtung verbunden - eine Kraft in axialer Richtung ausübt, um die Rotorwelle von dem Eingang des Getriebes zu entkoppeln.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung wird nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht des Trägerrahmens von vorne,
Fig. 2 den Trägerrahmen aus Figur 1 in der Ansicht von vorne mit eingesetzten Haltebacken,
Fig. 3 Trägerrahmen von oben mit vorgesetztem Druckring,
Fig. 4 perspektivische Ansicht des Maschinenträgers mit Rotorwelle und Getriebe,
Fig. 5 vergrößerte Ansicht aus Figur 4 mit anzusetzenden Haltebacken,
Fig. 6 Ansicht aus Figur 5 mit angesetzten Haltebacken,
Fig. 7 angesetzte Haltebacken mit Spannelementen,
Fig. 8 angesetzte Haltebacken mit Spannelementen und aufgesetztem Trägerrahmen, Fig. 9 Trägerrahmen und Backen teilweise geschnitten mit vorbereitetem Druckring,
Fig. 10 Maschinenträger mit aufgesetztem Rranfuß in der perspektivischen Ansicht von schräg oben und
Fig. 11 Maschinenträger mit aufgesetztem Kranfuß in der Ansicht von der Seite.
Figur 1 zeigt einen Trägerrahmen 10, der an seinen Enden Montageplatten 12 besitzt. Von den Montageplatten aus erstrecken sich jeweils mehrere Profilabschnitte. Ein erster Profilabschnitt 14 ist als Doppel-T-Profll ausgebildet und besitzt eine Bohrung 16. Anschließend an den ersten Profilabschnitt 14 folgt ein zweiter Profilabschnitt 18, der gegenüber dem ersten Profilabschnitt geneigt ist. Der zweite Profilabschnitt 18 besitzt an seiner nach außen weisenden Seite eine Anschlagöse 20 mit einer zentralen Bohrung 22. An den zweiten Profilträger anschließend, folgt ein mittleres Trägerprofil 24, das an beiden Seiten mit zweiten Trägerprofilen 18 verbunden ist. Das mittlere Trägerprofil 24 besitzt zwei Randabschnitte 26, die durch einen zentralen Mittelbereich 28 getrennt sind. Die seitlichen Bereiche 26 sind mit Bohrungen 30 versehen. Der Mittelträger 24 ist zur Stabilisierung insbesondere in seinem zentralen Bereich 28 verstärkt ausgebildet, in dem zusätzlich das Doppel-T-Profil seitlich mit einer Wand versehen ist (vgl. Fig. 9).
Figur 2 zeigt den Trägerrahmen 10 mit vier angesetzten Spannelementen 32, die in den Bohrungen 16 und 30 gehalten sind. Die Spannelemente 32 wiederum können über ein zentrales Element 34 in ihrer Länge verstellt werden. Wie in Figur 2 zu erkennen, sind die Spannelemente 32 jeweils paarweise mit einem der Backenelemente 36, 38 verbunden. Wie nachfolgend noch erläutert wird, umfassen die Backenelemente 36, 38 die Rotorwelle. In Figur 3 ist in der Ansicht von oben zu erkennen, dass vor den Trägerrahmen 10 ein Druckring 40, 42 gesetzt werden kann, der über Hubelemente 44 mit den Haltebacken 36 und 38 verbunden ist.
Figuren 4 - 9 veranschaulichen nachfolgend den Vorgang des Einbaus und verdeutlichen die Funktionsweise der Halteeinrichtung. Figur 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht von vorne einen Maschinenträger 46, wie er bei einer Dreipunktlagerung in einer Windenergieanlage verwendet wird. Zur besseren Übersicht wurde das Hauptlager nicht dargestellt. Das Hauptlager stützt sich auf dem Maschinenträger 46 im Bereich 48 ab und lagert die Rotorwelle 50 im Bereich 52. Bei dieser Lagerung wird von einer Dreipunktlagerung gesprochen, da neben dem Hauptlager, das in 52 die Rotorwelle 50 lagert, das Getriebe 54 mit dem integrierten Lager in 56 und 58 abgestützt ist. Bei einem Getriebeschaden oder Wartungsarbeiten des Getriebes war es bisher häufig erforderlich, das Getriebe mitsamt Rotorwelle 50 zu demontieren, da nach Entfernen des Getriebes 54 eine Abstützung für die Rotorwelle 50 fehlte. Die Rotorwelle 50 ist über ein Kegelspannelement (Schrumpfscheibe) 53 mit dem Getriebe 54 verbunden. Die Pfeile deuten auf den Bereich, in dem die Halteeinrichtung mit dem Maschinenträger 46 verbunden wird.
Figur 5 zeigt, wie die Haltebacken 36 und 38 heruntergelassen werden und, wie durch die Pfeile A angedeutet, die Rotorwelle 50 umfaßt wird. Wie in Figur 5 und 6 angedeutet, bestehen die Haltebacken aus parallel zueinander angeordneten Scheiben, die eine an die Geometrie der Rotorwelle 50 angepaßte Haltefläche 60 tragen. Ferner besitzt jede Haltebacke 36 oder 38 an ihren Stirnseiten Anlageflächen 62, die mit Bohrungen 64 versehen sind. Zur Montage der Haltebacken 36 und 38 miteinander, können diese durch Bolzen stirnseitig miteinander verbunden werden. Figur 6 zeigt die aufgesetzten Haltebacken 36 und 38 im nicht verbundenen Zustand. Figur 7 zeigt die Haltebacken 36 und 38 mit angesetzten Spannelementen 32. Im Hinblick auf den Vorgang des Einbaus versteht es sich von selbst, dass die Haltebacken 36 und 38 auch mit bereits vormontierten Spannelementen 32 an die Rotorwelle 50 gesetzt werden können.
Nachfolgend ist in Figur 8 dargestellt, wie der Trägerrahmen 10 auf den Maschinenträger 46 abgesetzt wird. Der Trägerrahmen 10 wird mit dem Maschinenträger 46 verschraubt und die Spannelemente 32 eingesetzt und angespannt, um die Rotorwelle zu halten. Der Trägerrahmen kann auch aus mehreren Teilen bestehen, die getrennt voneinander in das Maschinenhaus der Windenergieanlage gehoben und erst anschließend zusammenmontiert werden.
Der wie in Figur 8 dargestellte montierte Trägerrahmen mit den Haltebacken 36 und 38 hält die Rotorwelle, wenn das Getriebe 54 von dieser entkoppelt ist.
In Fig. 9 ist die montierte Halteeinrichtung teilweise geschnitten gezeigt, um die Sicht auf das Getriebe 54 mit dem Kegelspannelement 53 und den Druckring 40, 42 mit den Elementen 44 zu ermöglichen. Um das Getriebe 54 von der Rotorwelle 53 trennen zu können, muss das mittels Schrauben gespannte Kegelspannelement (Schrumpfscheibe) 53 gelöst werden. Der Druckring 40, 42 wird angebracht und über Hubelemente 44 mit der Halteeinrichtung verbunden. Die Hubelemente sind vorteilhaft als Hydraulikzylinder ausgebildet, andere Ausbildungen sind jedoch denkbar. Die mit den Haltebacken 36, 38 verbundenen Hubelemente 44 schieben das Getriebe 54 einschließlich Kegelspannelement 53 von der Rotorwelle 50. Die Rotorwelle 50 ist konisch ausgebildet, wodurch beim Herunterschieben des Getriebes 54 einschließlich des Kegelspannelementes 53 das „Gegenhalten" durch die Backen 36, 38 der Halteeinrichtung unterstützt wird. Figuren 10 und 11 zeigen zusätzlich einen Kranfuß 66, der auf dem Maschinenträger 46 befestigt ist. Der Rranfuß 66 besitzt vier Beine 68, die jeweils für sich mit dem Maschinenträger 46 verbunden sind. Der Kranfuß 66 besitzt zwischen jeweils einem Paar von Beinen 68 eine Ausnehmung, die es erlaubt, den Kranfuß 66 bei montiertem Halterahmen 10 aufzusetzen. Hierdurch wird es möglich, mit einem separat auf den Maschinenträger 46 aufgesetzten Kran, bei aufgesetzten Trägerrahmen 10 Lasten zu heben und zu senken.

Claims

A n s p r ü c h e:
1. Windenergieanlage mit einem Getriebe (54), dessen Eingang mit einer Rotorwelle (50) gekoppelt ist, die ein separates Lager aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lager und Getriebe eine Halteeinrichtung (10) vorgesehen ist, die im montierten Zustand die Rotorwelle in einer vorbestimmten Position hält.
2. Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung mit einem Maschinenträger (46) lösbar verbindbar einen Halterahmen (10) aufweist, der in seiner montierten Position die Rotorwelle überspannt.
3. Windenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung mindestens eine Backe (36, 38) aufweist, die in der montierten Position die Rotorwelle (50) umgreift.
4. Windenergieanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung zwei Backen (36, 38) aufweist.
5. Windenergieanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung mindestens ein Spannelement (32) aufweist, das jeweils zwischen eine Backe (36, 38) und den Halterahmen (10) gespannt ist.
6. Windenergieanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Backe (36, 38) zwei Spannelemente (32) vorgesehen sind.
7. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenträger (46) das Getriebe (54) abstützt.
8. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenträger (46) das Lager der Rotorwelle (50) abstützt.
9. Windenergieanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung auf dem Maschinenträger gehalten ist.
10. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Druckring (40, 42) vorgesehen ist, der mit der Halteeinrichtung verbunden eine Kraft in axialer Richtung der Rotorwelle ausübt, um die Rotorwelle (50) von dem Eingang des Getriebes (54) zu entkoppeln.
PCT/EP2005/012620 2004-12-17 2005-11-25 Windenergieanlage mit halteeinrichtung für eine rotorwelle WO2006066686A1 (de)

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