WO2018215025A1 - Data transmission system - Google Patents

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Jens GRUNWALD
Frans Oudshoorn
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HARTING Customised Solutions GmbH & Co. KG
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Abstract

The invention relates to a data transmission system (1), in particular for transmitting data from a stationary part (2f) to a rotating part (2d) of a component, system, or the like. The system has at least one switch (3), at least one SFP transceiver (4), at least one optical fiber (5), and at least one rotary joint (6). In particular, the optical fiber (5) is a monomode fiber for transmitting signals and/or data.

Description

System zur Datenübertragung  System for data transmission
Beschreibung description
Die Erfindung geht aus von einem System zur Datenübertragung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 .  The invention relates to a system for data transmission according to the preamble of independent claim 1.
Derartige Systeme werden benötigt, um Daten von statischen auf sich drehende Elemente und umgekehrt zu übertragen. Such systems are needed to transfer data from static to rotating elements and vice versa.
Stand der Technik State of the art
Die DE 20 2016 104 373 U1 zeigt einen Drehübertrager zur  DE 20 2016 104 373 U1 shows a rotary transformer for
Datenübertragung von einem Stator auf einen Rotor eines Gerätes oder einer Anlage. Dabei weist der Drehübertrager zwei relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse bewegliche Gehäuse auf, in welche jeweils eine optische Faser aufgenommen ist. Die Gehäuse weisen jeweils eine Öffnung entlang der Drehachse auf, wobei an jedem der Gehäuse ein Anschlussbereich für die anzuschließende, optische Faser vorgesehen ist. Jedes Gehäuse weist zudem eine auf der gemeinsamen Drehachse angeordnete Linse auf. Die beiden Linsen sind einander zugewandt an der oder in der jeweiligen Öffnung angeordnet. Data transmission from a stator to a rotor of a device or a system. In this case, the rotary transformer has two relative to each other about a common axis of rotation movable housing, in each of which an optical fiber is added. The housings each have an opening along the axis of rotation, wherein a connection region for the optical fiber to be connected is provided on each of the housings. Each housing also has a lens arranged on the common axis of rotation. The two lenses are arranged facing each other on or in the respective opening.
Aus der EP 2 508 752 B1 ist eine Windkraftanlage bekannt, bei welcher die Datenübertragung mittels zweier DSL-Modems an den From EP 2 508 752 B1 a wind power plant is known in which the data transmission by means of two DSL modems to the
Schleifkontakten erfolgt. Die offenbarte Windkraftanlage verfügt über eine Gondel und einen Rotor und ein Datenübertragungssystem zur Sliding contacts takes place. The disclosed wind turbine has a nacelle and a rotor and a data transmission system for
Datenübertragung von einer ersten Datenkontakteinrichtung in der Gondel über einen Datenübertrager zu einer relativ zu der ersten Data transmission from a first data contact device in the nacelle via a data transmitter to one relative to the first
Datenkontakteinrichtung rotierbaren zweiten Datenkontakteinrichtung in dem Rotor. Die erste Datenkontakteinrichtung ist mit einem ersten DSL- Modem verbunden, welches über den Datenübertrager mit einem zweiten DSL-Modem verbunden ist. Das zweite DSL-Modem ist mit der zweiten Datenkontakteinnchtung verbunden. Zwischen der ersten und der zweiten Datenkontakteinnchtung ist der Datenübertrager vorgesehen. Data contact device rotatable second data contact device in the rotor. The first data contact device is connected to a first DSL modem, which is connected via the data transmitter with a second DSL modem. The second DSL modem is with the second Data contact device connected. Between the first and the second data contact means the data transmitter is provided.
Nachteilig an den bekannten Lösungen ist jedoch, dass eine A disadvantage of the known solutions, however, is that a
Datenübertragung mit hohen Übertragungsraten nicht möglich ist. Data transmission with high transmission rates is not possible.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert: EP 2 508 752 B1 , US 201 1 /0069967 A1 und DE 20 2016 104 373 U1 . The German Patent and Trademark Office has in the priority application for the present application, the following prior art research: EP 2 508 752 B1, US 201 1/0069967 A1 and DE 20 2016 104 373 U1.
Aufgabenstellung task
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zur  The object of the invention is to provide a system for
Datenübertragung an Windkraftanlagen oder an einer sich drehenden Maschine vorzuschlagen, welches eine ganzheitliche Lösung für die Datenübertragung von hohen Datenraten von einem Stator auf einen Rotor darstellt. Data transmission to wind turbines or to propose a rotating machine, which is an integrated solution for the data transmission of high data rates from a stator to a rotor.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des The task is characterized by the characterizing features of
unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. independent claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung betrifft ein System zur Datenübertragung, insbesondere zur Datenübertragung von einem festen Teil auf ein sich drehendes Teil eines Bauteils, einer Anlage oder ähnlichem. Das System weist mindestens einen Switch, mindestens einen SFP-Transceiver, mindestens eine optische Faser und mindestens einen Drehübertrager auf. Dabei handelt es sich bei der optischen Faser um eine Monomodefaser. Alternativ kann es sich bei der optischen Faser auch um eine Multimodefaser handeln. Bei dem festen Teil des Systems handelt es sich um einen Stator, bei dem sich drehenden Teil um einen Rotor. Diese Kombination aus Stator und Rotor findet sich beispielsweise an verschiedenen Maschinen, dabei vor allem an drehenden Maschinen, oder auch an Windkraftanlagen. The invention relates to a system for data transmission, in particular for data transmission from a fixed part to a rotating part of a component, a system or the like. The system comprises at least one switch, at least one SFP transceiver, at least one optical fiber and at least one rotary transmitter. The optical fiber is a monomode fiber. Alternatively, the optical fiber may also be a multimode fiber. The fixed part of the system is a stator, with the rotating part around a rotor. This combination of stator and rotor can be found, for example, on various machines, especially on rotating machines, or even on wind turbines.
Die Kombination aus Switch, SFP-Transceiver, optischer Faser und Drehübertrager ist notwendig und vorteilhaft, da nur so eine sichere und zu gleich schnelle Datenübertragung gewährleistet werden kann. Durch den Drehübertrager wird eine Verdrehung der angeschlossenen Faser verhindert. Ferner wird die Datenübertragung in Bezug auf die The combination of switch, SFP transceiver, optical fiber and rotary transformer is necessary and advantageous, since only so a secure and equally fast data transmission can be guaranteed. Through the rotary transformer a rotation of the connected fiber is prevented. Furthermore, the data transfer in relation to the
Geschwindigkeit der Datenübertragung durch die Verwendung von Switchen und optischen Fasern erhöht. Durch die Verwendung spezieller SFP-Transceiver ist auch der Anschluss von optischen Fasern an den Switch möglich. Increased speed of data transmission through the use of switches and optical fibers. By using special SFP transceivers it is also possible to connect optical fibers to the switch.
In einer besonderen Ausführungsform ist der SFP-Transceiver in den Switch einsetzbar. Dadurch wird die Datenübertragung noch weiter verbessert, da Störgrößen und Umwelteinflüsse unterbunden werden. Dies sichert weiterhin die Langlebigkeit des Systems über den In a particular embodiment, the SFP transceiver can be used in the switch. As a result, the data transmission is further improved because disturbances and environmental influences are prevented. This further ensures the longevity of the system over the
Lebenszeitraum der Anlage oder des Bauteils. Alternativ ist der SFP- Transceiver auch direkt auf eine Platine montierbar. Hierzu weist die Platine einen kundenseitig integrierten Switch auf. Lifetime of the plant or component. Alternatively, the SFP transceiver can also be mounted directly on a circuit board. For this purpose, the board has a customer integrated switch.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der SFP-Transceiver für die Datenübertragung mittels Monomodefaser bzw. Multimodefaser geeignet. Hierfür weist der SFP-Transceiver einen SC-Anschluss oder einen LC- Anschluss auf. Die Monomodefaser, wie auch die Multimodefaser, bietet den Vorteil, dass nur eine Faser für die Datenübertragung in beide Richtungen benötigt wird. Durch diese einfache Faser wird weiterhin eine Verdrehung verhindert. Bei der Monomodefaser und auch bei der In an advantageous embodiment, the SFP transceiver is suitable for data transmission by means of a monomode fiber or multimode fiber. For this purpose, the SFP transceiver has an SC connection or an LC connection. The monomode fiber, as well as the multimode fiber, offers the advantage that only one fiber is needed for data transmission in both directions. This simple fiber continues to prevent twisting. In the monomode fiber and also in the
Multimodefaser können Daten mit einem Bandbreitlängenprodukt von mehr als 10 GHz*km übertragen werden, bei gleichzeitig geringen Multi-mode fiber can handle data with a bandwidth-length product of more than 10 GHz * km are transmitted, at the same time low
Dämpfungswerten. Attenuation values.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das System aus zwei Switchen, zwei SFP-Transceivern, zwei optischen Fasern und einem Drehübertrager. Durch diese Ausführungsform ist die vollständige In a particularly preferred embodiment, the system consists of two switches, two SFP transceivers, two optical fibers and a rotary transformer. By this embodiment is the complete
Verdrahtung und damit die vollständige Datenübertragung von einem Stator auf einen Rotor und umgekehrt gewährleistet. Das System beginnt und endet jeweils an einem der beiden Switche. In jeden der beiden Switche ist ein SFP-Transceiver aufgenommen, wobei an jedem SFP- Transceiver eine optische Faser angeordnet ist. Die beiden optischen Fasern enden jeweils an einer Seite des Drehübertragers. Durch den Drehübertrager besteht eine Verbindung zwischen Rotor und Stator, sowie zwischen den beiden optischen Fasern. Trotz dieser Verbindung werden Verdrehungen oder Verwindungen verhindert. Wiring and thus the complete data transmission from a stator to a rotor and vice versa guaranteed. The system starts and ends at one of the two switches. An SFP transceiver is included in each of the two switches, with an optical fiber attached to each SFP transceiver. The two optical fibers each terminate on one side of the rotary transformer. Through the rotary transformer there is a connection between rotor and stator, as well as between the two optical fibers. Despite this connection, twisting or twisting is prevented.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Drehübertrager direkt an einem Schleifring der Anlage oder des Bauteils angeordnet. Idealerweise sind dazu sogar zwei Drehübertrager miteinander gekoppelt um die effektivste Datenübertragung bei hohen Datenübertragungsraten zu gewährleisten. In an advantageous embodiment, the rotary transformer is arranged directly on a slip ring of the system or of the component. Ideally, even two rotary joints are coupled with each other to ensure the most effective data transmission at high data transmission rates.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Anlage oder dem Bauteil entweder um eine Windkraftanlage, genauer dabei um die Verbindung zwischen Gondel und Turm, oder um eine drehende Maschine im industriellen Einsatz. In a preferred embodiment, the plant or the component is either a wind turbine, more precisely the connection between the nacelle and the tower, or a rotating machine in industrial use.
Ausführungsbeispiel embodiment
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer Windkraftanlage An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be explained in more detail below. Show it: Fig. 1 is a sectional view through a portion of a wind turbine
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische The figures contain partially simplified, schematic representations. In part, for the same, but possibly not identical
Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein. Elements identical reference numerals used. Different views of the same elements could be scaled differently.
Die Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer FIG. 1 shows a sectional view through a part of a
Windkraftanlage, in welchem das System zur Datenübertragung integriert ist. Wind turbine in which the system for data transmission is integrated.
Dargestellt ist auf der linken Seite der Abbildung ein sich drehender Teil 2d einer Windkraftanlage, genauer die sich drehende Nabe. Auf der rechten Seite ist der feste Teil 2f einer Windkraftanlage, nämlich die Gondel, zu sehen, wobei diese in ihrem Inneren ebenfalls ein sich drehendes Teil 2fd aufweist. Shown on the left side of the figure is a rotating part 2d of a wind turbine, more specifically the rotating hub. On the right side, the fixed part 2f of a wind turbine, namely the nacelle, can be seen, which also has a rotating part 2fd in its interior.
Das System dient als Verbindung zwischen einem ersten Gerät und einem zweiten Gerät. Das erste Gerät ist auf der Seite des sich drehenden Teils 2d angeordnet. Es ist mittels eines Switch 3 angeschlossenen. Bei dem ersten Gerät handelt es sich beispielsweise um eine Kamera, einen Sensor oder ähnliches. Das zweite Gerät ist zum Beispiel eine Kamera oder einem Steuerschrank oder ähnliches und ist ebenfalls an einem Switch 3 angeschlossen, welcher jedoch auf der Seite des festen Teils 2f angeordnet ist. The system serves as a connection between a first device and a second device. The first device is arranged on the side of the rotating part 2d. It is connected by means of a switch 3. The first device is, for example, a camera, a sensor or the like. The second device is, for example, a camera or a control cabinet or the like, and is also connected to a switch 3, which is, however, arranged on the side of the fixed part 2f.
Die Switche 3 weisen jeweils einen SFP-Transceiver 4 auf, welcher in den Switch 3 aufgenommen ist. Der SFP-Transceiver 4 ist für die The switches 3 each have an SFP transceiver 4, which is accommodated in the switch 3. The SFP transceiver 4 is for the
Datenübertragung mittels optischer Fasern 5 geeignet. Bei den optischen Fasern handelt es sich vorzugsweise um Monomodefasern bzw. Data transmission by means of optical fibers 5 suitable. The optical fibers are preferably monomode fibers or
Multimodefasern. Die optische Faser ist jeweils mittels eines Steckverbinders an den sich drehenden Teil 2d bzw. an den sich drehenden Teil des festen Teils 2fd angeschlossen. Multimode fibers. The optical fiber is connected by means of a connector to the rotating part 2d or to the rotating part of the fixed part 2fd.
Durch den sich drehenden Teil 2d der Windkraftanlage ist die optische Faser 5 mit dem sich drehenden Teil des festen Teils 2fd verbunden. Der sich drehende Teil des festen Teils 2fd ist mittels eines Dreh Übertragers 6 mit dem festen Teil 2f verbunden. Durch den Drehübertrager 6 ist auch die optische Faser 5 mit dem festen Teil 2f verbunden und endet an dem Steckverbinder, welcher die Verbindung zu dem Switch 3 darstellt. By the rotating part 2d of the wind turbine, the optical fiber 5 is connected to the rotating part of the fixed part 2fd. The rotating part of the fixed part 2fd is connected to the fixed part 2f by a rotary transformer 6. Through the rotary transformer 6 and the optical fiber 5 is connected to the fixed part 2f and ends at the connector, which is the connection to the switch 3.
Der Drehübertrager 6 besteht dabei aus einem drehbaren Teil, welcher in dem sich drehenden Teil des festen Teils 2fd angeordnet ist, und aus einem feststehenden Teil, welcher in dem festen Teil 2f angeordnet ist. Die Übertragung von Signalen und/oder Daten von dem sich drehenden Teil des festen Teils 2fd auf den festen Teil 2f erfolgt innerhalb des Drehübertragers 6 mittels einer bidirektionalen Glasfaser. The rotary transformer 6 consists of a rotatable part, which is arranged in the rotating part of the fixed part 2fd, and a fixed part, which is arranged in the fixed part 2f. The transmission of signals and / or data from the rotating part of the fixed part 2fd to the fixed part 2f takes place inside the rotary transformer 6 by means of a bidirectional glass fiber.
System zur Datenübertragung System for data transmission
Bezugszeichenliste SystemReference symbol system
f fester Teilf fixed part
d drehender Teild rotating part
fd drehender Teil des festen Teils fd rotating part of the solid part
Switch  Switch
SFP-Transceiver  SFP transceivers
optische Faser  optical fiber
Drehübertrager  Rotary joint

Claims

SYSTEM ZUR DATENÜBERTRAGUNG Ansprüche DATA TRANSFER SYSTEM Claims
1 . System (1 ) zur Datenübertragung, insbesondere zur 1 . System (1) for data transmission, in particular for
Datenübertragung von einem festen Teil (2f) auf ein sich drehendes Teil (2d) eines Bauteils, einer Anlage oder ähnlichem, aufweisend mindestens ein Switch (3), mindestens einen SFP-Transceiver (4), mindestens eine optische Faser (5) und mindestens einen  Data transmission from a fixed part (2f) to a rotating part (2d) of a component, installation or the like, comprising at least one switch (3), at least one SFP transceiver (4), at least one optical fiber (5) and at least one
Drehübertrager (6),  Rotary transmission (6),
wobei das Bauteil eine Windkraftanlage oder eine sich drehende Maschine ist,  wherein the component is a wind turbine or a rotating machine,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die optische Faser (5) eine Monomodefaser oder eine  the optical fiber (5) is a monomode fiber or a
Multimodefaser ist.  Multi-mode fiber is.
2. System (1 ) nach Anspruch 1 2. System (1) according to claim 1
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der SFP-Transceiver (4) in den Switch (3) einsetzbar ist.  the SFP transceiver (4) can be inserted into the switch (3).
3. System (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche 3. System (1) according to any one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der SFP-Transceiver (4) für die Datenübertragung mittels einer Monomodefaser oder mittels einer Multimodefaser geeignet ist.  the SFP transceiver (4) is suitable for data transmission by means of a monomode fiber or by means of a multimode fiber.
4. System (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4. System (1) according to any one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das System (1 ) aus zwei Switchen (3), zwei SFP-Transceivern (4), zwei optischen Fasern (5) und einem Drehübertrager (6) besteht.  the system (1) consists of two switches (3), two SFP transceivers (4), two optical fibers (5) and a rotary transformer (6).
5. System (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass 5. System (1) according to any one of the preceding claims characterized in that
der Dreh Übertrag er (6) an einem Schleifring an dem Bauteil oder ähnlichem angeordnet ist. the rotary transfer he (6) is arranged on a slip ring on the component or the like.
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