AT403310B

AT403310B - Epicyclic gear, in particular for wind power systems

Info

Publication number: AT403310B
Application number: AT0216694A
Authority: AT
Original assignee: Hehenberger Gerald Dipl Ing
Priority date: 1994-11-23
Filing date: 1994-11-23
Publication date: 1998-01-26
Also published as: ATA216694A

Abstract

An epicyclic gear for wind power systems has a satellite carrier 20 mounted in a gearbox housing 24, 25. A drive shaft, which is connected to a rotor 26 of a wind power system, is integrated in the satellite carrier, so that the rotor 26 and the drive shaft are mounted directly in the gearbox housing via the satellite carrier 20. There is no need for any additional bearing for the drive shaft 20 outside the gearbox housing, as a result of which both the weight and the costs of the system can be reduced. <IMAGE>

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, insbesondere für Windkraftanlagen, mit einem in einem Getriebegehäuse gelagerten   Planetenträger,   der mit einer   querkraftbelasteten   Antriebswelle verbunden ist, die eine Antriebsquelle tragt. 



   Meist sind Windkraftanlagen folgendermassen aufgebaut : Eine Rotorwelle ist mittels zweier Lager in einem Lagerbock gelagert. Am einen Ende dieser Rotorwelle ist die Rotornabe mit einer Schraubenverbindung befestigt. Das andere Ende der Rotorwelle weist beispielweise eine Schrumpfverbindung oder eine Keilwellenverbindung zur Drehmomentübertragung zwischen Rotorwelle und Getriebe auf. 



   Eine andere, bekannte Ausführungsform besteht aus einer sich nicht drehenden Trägerhohlwelle, auf der die Nabe drehbar gelagert ist. Das Antriebsdrehmoment wird durch eine in diesem Fall nicht durch Querkräfte belastete Welle, die koaxial in der Trägerhohlwelle läuft, von der Nabe auf das Getriebe übertragen. Die   Wellen/Getriebe-Verbindung   ist beispielsweise als Schrumpfverbindung, die Naben/WellenVerbindung beispielsweise als Bolzenkupplung ausgeführt. 



   Die Anteile der Rotorwelle einschliesslich Lagerung und Lagerbock bzw. Trägerhohlwelle hinsichtlich der Kosten und des Gewichtes sind beträchtlich. Für beide oben beschriebenen Varianten ist der Anteil an den Gesamtkosten der Windkraftanlage jeweils ca. 7%, der Anteil am Gesamtgewicht der Windkraftanlage ohne Turm jeweils ca.   15%.   



   Der hohe Gewichtsanteil beeinflusst in weiterer Folge auch die Dimensionierung der im Kraftfluss nachgelagerte Teile bis hin zum Turm und zum Fundament negativ. 



   Aus der US 5 222 924 A ist ein Planetengetriebe für Windkraftanlagen bekannt, bei dem die   querkraftbelastete   Antriebswelle am Maschinenrahmen gelagert ist. 



   Die Aufgabe dieser Erfindung ist es sowohl die Kosten als auch das Gewicht der Rotornaben/GetriebeVerbindung zu verringern. 



   Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemässen Getriebe dadurch, dass die Antriebswelle über den Planetenträger im Getriebegehäuse gelagert ist. 



   Die sich dadurch gegenüber dem Stand der Technik ergebenden Vorteile zeigt überschlägig die folgende Tabelle : 
 EMI1.1 
 
<tb> 
<tb> Kostenanteil <SEP> an <SEP> Gesamtkosten <SEP> Gewichtsanteil <SEP> am <SEP> Gesamtgewicht
<tb> der <SEP> Anlage <SEP> [%] <SEP> der <SEP> Anlage <SEP> (ohne <SEP> Turm) <SEP> [%]
<tb> Stand <SEP> der <SEP> Technik <SEP> *) <SEP> 17 <SEP> 30
<tb> Erfindung**) <SEP> 11 <SEP> 15
<tb> Differenz <SEP> 6 <SEP> 15 <SEP> 
<tb> 
 *) Rotorwelle, Lager, Lagerbock, Verbindung   Rotornabe/Rotorwelle   bzw. Rotorwelle/Getriebe und Getriebe bzw. Rotorwelle, Lager, Trägerhohlwelle, Verbindung Rotornabe/Rotorwelle bzw.

   Rotorwelle/Getriebe und Getriebe **) Getriebe gemäss vorliegender Erfindung 
Zusammenfassend kann sich durch die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik eine Verringerung der Kosten für die Gesamtanlage von etwa 6% und des Gewichtes für die Anlage ohne Turm von etwa 50% ergeben. 



   Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. 



   Es zeigen die Fig. 1 und 2 Ausführungsformen von Windkraftanlagen gemäss dem Stand der Technik, Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Planetengetriebes und Fig. 4 teilweise eine Windkraftanlage mit einem Planetengetriebe gemäss der Erfindung. 



   Fig. 1 zeigt die bei Windkraftanlagen am häufigsten verwendete Ausführungsform. Eine Rotorwelle 1 ist mittels zweier Lager 2,3 in einem Lagerbock 4 gelagert. Am einen Ende dieser Rotorwelle 1 ist die Rotornabe 5 mittels einer Schraubenverbindung befestigt. Das andere Ende der Rotorwelle 1 ist zur Drehmomentübertragung zwischen der Rotorwelle 1 und dem Getriebe 6 mit einer Keilwellenverbindung ausgeführt. Das Getriebe 6 ist ein übliches, zweistufiges Planetengetriebe mit einer doppeltgelagerten Antriebswelle 7, wobei das rotorseitige Lager 8 und die Wellendichtung 9 in den vorderen Getriebedeckel 10 integriert sind. 



   Fig. 2 zeigt eine andere, bekannte Ausführungsform. Diese besteht aus einer sich nicht drehenden Trägerhohlwelle 11, auf der die Rotornabe 12 mittels zwei Lager 13,14 drehbar gelagert ist. Das 

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 Antriebsdrehmoment wird über eine in diesem Fall nicht durch Querkräfte belastete Welle 15, die koaxial in der Trägerhohlwelle 11 läuft, von der Rotornabe 12 auf das Getriebe 16 übertragen. Die Wellen/GetriebeVerbindung ist hier als Schrumpfverbindung, die   Naben/Wetten-Verbindung   als Bolzenkupplung ausgeführt. 



  Das Getriebe 16 ist hier ebenfalls ein übliches, zweistufiges Planetengetriebe mit einer   doppeltgelagerten   Antriebswelle 17, wobei das rotorseitige Lager 8 und die Wellendichtung 9 in den vorderen Getriebedeckel 10 integriert sind. 



   Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Das Getriebe weist zwei Planetenradstufen 18, 19 auf. 



  Die Antriebswelle 20 ist in den Planetenträger integriert, so dass sie gleichzeitig als Planetenträger der Planetenradstufe 18 dient. Die Antriebswelle 20 ist mittels zweier Lager 21,22 in Gehäuseteilen 24, 25 des Getriebes gelagert. Eine geeignete Dichtung 23 schliesst das Getriebe antriebsseitig ab. 



   Zur Befestigung des Rotors 26 einer Antriebsquelle an der Antriebswelle 20 weist dieses eine vom Durchmesser des Rotorlagers 21 und der Belastung des Getriebes abhängige Verschraubung 27 (durch strichpunktierte Linien angedeutet) und eine Zentrierung 28 auf. 



   Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer Windkraftanlage unter Verwendung eines erfindungsgemässen Getriebes. Die Rotornabe 30, die ein oder mehrere Rotorblätter 31 trägt, ist mit der Antriebswelle 20 des Getriebes 32 verschraubt. Durch diese Anordnung wird das Antriebsdrehmoment des Rotors der Antriebsquelle direkt von der Rotornabe 30 in die Antriebswelle 20 bzw. dem Planetenträger des Getriebes eingeleitet. Das Getriebe 32 ist mit dem Maschinenrahmen 33 verschraubt. 



  

   <Desc / Clms Page number 1>
 



   The invention relates to a planetary gear, in particular for wind turbines, with a planet carrier, which is mounted in a gear housing and is connected to a drive shaft loaded with lateral force, which carries a drive source.



   Most wind turbines are constructed as follows: A rotor shaft is mounted in a bearing block by means of two bearings. At one end of this rotor shaft, the rotor hub is fastened with a screw connection. The other end of the rotor shaft has, for example, a shrink connection or a spline connection for torque transmission between the rotor shaft and the transmission.



   Another known embodiment consists of a non-rotating hollow carrier shaft on which the hub is rotatably mounted. The drive torque is transmitted from the hub to the gearbox by a shaft, which in this case is not loaded by transverse forces and runs coaxially in the hollow carrier shaft. The shaft / gear connection is, for example, a shrink connection, the hub / shaft connection is, for example, a pin coupling.



   The proportions of the rotor shaft including bearing and bearing block or support hollow shaft in terms of cost and weight are considerable. For both variants described above, the share in the total costs of the wind power plant is in each case approximately 7%, the share in the total weight of the wind power plant without a tower is in each case approximately 15%.



   The high proportion of weight also has a negative impact on the dimensioning of the parts downstream in the power flow, right down to the tower and the foundation.



   From US 5 222 924 A a planetary gear for wind turbines is known, in which the shear-loaded drive shaft is mounted on the machine frame.



   The object of this invention is to reduce both the cost and the weight of the rotor hub / gear connection.



   This task is solved in a generic gearbox in that the drive shaft is mounted in the gearbox housing via the planet carrier.



   The following table roughly shows the advantages compared to the prior art:
 EMI1.1
 
<tb>
<tb> Cost share <SEP> in <SEP> total costs <SEP> Weight share <SEP> in <SEP> total weight
<tb> of the <SEP> plant <SEP> [%] <SEP> of the <SEP> plant <SEP> (without <SEP> tower) <SEP> [%]
<tb> State <SEP> of <SEP> technology <SEP> *) <SEP> 17 <SEP> 30
<tb> Invention **) <SEP> 11 <SEP> 15
<tb> difference <SEP> 6 <SEP> 15 <SEP>
<tb>
 *) Rotor shaft, bearing, bearing block, connection rotor hub / rotor shaft or rotor shaft / gearbox and gear or rotor shaft, bearing, hollow carrier shaft, connection rotor hub / rotor shaft or

   Rotor shaft / gearbox and gearbox **) gearbox according to the present invention
In summary, the present invention can result in a reduction in the costs for the overall system of approximately 6% and the weight for the system without a tower of approximately 50% compared to the prior art.



   Further features and advantages of the invention emerge from the subclaims and the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings.



   1 and 2 show embodiments of wind power plants according to the prior art, FIG. 3 shows an embodiment of a planetary gear according to the invention and FIG. 4 partially shows a wind power plant with a planetary gear according to the invention.



   1 shows the embodiment most frequently used in wind turbines. A rotor shaft 1 is mounted in a bearing block 4 by means of two bearings 2, 3. The rotor hub 5 is fastened at one end of this rotor shaft 1 by means of a screw connection. The other end of the rotor shaft 1 is designed for torque transmission between the rotor shaft 1 and the gear 6 with a spline connection. The gear 6 is a conventional, two-stage planetary gear with a double-bearing drive shaft 7, the rotor-side bearing 8 and the shaft seal 9 being integrated in the front gear cover 10.



   Fig. 2 shows another known embodiment. This consists of a non-rotating carrier hollow shaft 11 on which the rotor hub 12 is rotatably mounted by means of two bearings 13, 14. The

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 Drive torque is transmitted from the rotor hub 12 to the transmission 16 via a shaft 15 which in this case is not loaded by transverse forces and which runs coaxially in the hollow carrier shaft 11. The shaft / gearbox connection is designed as a shrink connection, the hub / betting connection as a pin coupling.



  The gear 16 here is also a conventional, two-stage planetary gear with a double-bearing drive shaft 17, the rotor-side bearing 8 and the shaft seal 9 being integrated in the front gear cover 10.



   3 shows an embodiment of the invention. The transmission has two planetary gear stages 18, 19.



  The drive shaft 20 is integrated in the planet carrier, so that it simultaneously serves as a planet carrier of the planetary gear stage 18. The drive shaft 20 is mounted by means of two bearings 21, 22 in housing parts 24, 25 of the transmission. A suitable seal 23 closes off the transmission on the drive side.



   To fasten the rotor 26 of a drive source to the drive shaft 20, the latter has a screw connection 27 (indicated by dash-dotted lines) which is dependent on the diameter of the rotor bearing 21 and the load on the transmission, and a centering 28.



   4 shows an embodiment of a wind power plant using a transmission according to the invention. The rotor hub 30, which carries one or more rotor blades 31, is screwed to the drive shaft 20 of the transmission 32. With this arrangement, the drive torque of the rotor of the drive source is introduced directly from the rotor hub 30 into the drive shaft 20 or the planet carrier of the transmission. The gear 32 is screwed to the machine frame 33.

Claims

1. Planetary gear, especially for wind turbines, with one mounted in a gear housing Planet carrier, which is connected to a shear-loaded drive shaft which carries a drive source, characterized in that the drive shaft (20) is mounted in the gearbox housing via the planet carrier.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the drive shaft (20) is integrated in the planet carrier.

3. Transmission according to claim 1 or 2, characterized in that a rotor (30) is attached to the drive shaft (20).

4. Transmission according to claim 3, characterized in that rotor blades (31) are attached to the rotor.