DE102015223669A1 - Planetary gear for a wind turbine and method for mounting the planetary gear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (3), insbesondere ein mehrstufiges Planetengetriebe (3) für eine Windkraftanlage. Das Planetengetriebe (3) umfasst eine nabenseitige erste Getriebestufe (4), welche folgende Elemente aufweist: eine Sonnenradwelle (12), welche als Hohlwelle ausgebildet ist, ein Sonnenrad (13), welches drehfest auf der Sonnenradwelle (12) gelagert ist, einen Planetenträger (14), welcher drehbar gelagert ist, mehrere Planetenräder (15), welche in dem Planetenträger (14) gelagert sind, und ein Hohlrad. Das Planetengetriebe (3) umfasst weiterhin ein als Hohlwelle ausgeführtes Durchführungsrohr (17), welches innerhalb der Sonnenradwelle (12) verläuft. Der Planetenträger (14) weist eine Öffnung (18) auf, welche durch einen lösbar an dem Planetenträger (14) befestigten Deckel (19) zumindest teilweise verschlossen ist, durch Lösen des Deckels (19) freigegeben werden kann, und durch welche wenigstens eines der Elemente (12 bis 16) der nabenseitigen ersten Getriebestufe (4) oder das Durchführungsrohr (17) axial durchführbar ist.The invention relates to a planetary gear (3), in particular a multi-stage planetary gear (3) for a wind turbine. The planetary gear (3) comprises a hub-side first gear stage (4), which comprises the following elements: a Sonnenradwelle (12), which is designed as a hollow shaft, a sun gear (13) which is rotatably mounted on the Sonnenradwelle (12), a planet carrier (14), which is rotatably mounted, a plurality of planet gears (15) which are mounted in the planet carrier (14), and a ring gear. The planetary gear (3) further comprises an executed as a hollow shaft bushing tube (17) which extends within the sun gear (12). The planet carrier (14) has an opening (18) which is at least partially closed by a cover (19) detachably fastened to the planet carrier (14), can be released by releasing the cover (19), and through which at least one of Elements (12 to 16) of the hub-side first gear stage (4) or the feedthrough tube (17) is axially feasible.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, insbesondere ein mehrstufiges Planetengetriebe für eine Windkraftanlage und ein Verfahren zur Montage des Planetengetriebes. Bei dem Planetengetriebe handelt es sich um ein Großgetriebe zur Übertragung von Leistungen im Multimegawattbereich. The present invention relates to a planetary gear, in particular a multi-stage planetary gear for a wind turbine and a method for mounting the planetary gear. The planetary gear is a large gearbox for transmitting power in the multi-megawatt range.
Stand der Technik State of the art
Aus der
Probleme können sich während der Montage des Generators auf einer Gondel der Windkraftanlage ergeben. Selbst wenn das Durchführungsrohr bis zu seinem axialen, rotorseitigen Endanschlag in die Sonnenradwelle eingeschoben ist, ragt es dennoch typischerweise eine beträchtliche Länge generatorseitig aus der Sonnenradwelle heraus und definiert somit einen notwendigen axialen Verschiebeweg des Generators während seiner Montage. Vor diesem Hintergrund kann es vorkommen, dass im hinteren Bereich der Gondel nicht genügend Platz zur Verfügung steht, um den Generator auf das Durchführungsrohr zu schieben und zu montieren. Um genügend Raum zur Montage des Generators im hinteren Bereich der Gondel bereitzustellen, wurde bereits vorgeschlagen, das Durchführungsrohr geteilt auszuführen. Problems may arise during assembly of the generator on a nacelle of the wind turbine. Even though the feedthrough tube is inserted into the sun gear shaft up to its axial, rotor-side end stop, it still typically protrudes from the sun gear shaft on the generator side, thus defining a necessary axial displacement of the generator during its assembly. Against this background, it may happen that there is not enough space in the rear area of the nacelle to push and mount the generator on the bushing. In order to provide sufficient space for mounting the generator in the rear of the nacelle, it has been proposed to make the bushing divided.
Weiterhin erfordern große Massen von Einzelteilen eines Multimegawattgetriebes bei dessen Montage besondere Behutsamkeit, da ansonsten lokale Schäden von Oberflächen durch Überlastung entstehen können. Während der Getriebemontage, insbesondere bei besonders großen Getrieben, können Handlings-Probleme auftreten, welche dadurch hervorgerufen werden, dass ein Planetenträger mit Planetenbolzen, Lagern und Verzahnung mit großer Masse auf eine im Verhältnis dazu kleinere Masse (z.B. ungefähr 1/17 der großen Masse), nämlich auf dem zuvor montierten Sonnenrad, montiert wird. Furthermore, large masses of individual parts of a multi-megawatt gearbox require particular care during assembly, since otherwise local damage of surfaces due to overloading can occur. During gearbox mounting, especially in very large gearboxes, handling problems can occur which are caused by a planet carrier having planetary pins, bearings and large toothing on a relatively smaller mass (eg about 1/17 of the large mass). , namely on the previously mounted sun gear, is mounted.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Planetengetriebe und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche auf alternative Weise genügend Raum zur Montage des Generators im hinteren Bereich der Gondel bereitstellen und eine erleichterte, beschädigungsfreie Montage des Planetengetriebes ermöglichen. It is therefore an object of the invention to provide a planetary gear and a method of the type mentioned, which provide in an alternative manner enough space for mounting the generator in the rear of the nacelle and allow easier, damage-free installation of the planetary gear.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren. The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are subject of the dependent claims, the following description and the figures.
Das erfindungsgemäße Planetengetriebe, insbesondere ein mehrstufiges Planetengetriebe für eine Windkraftanlage umfasst eine nabenseitige erste Getriebestufe, welche folgende Elemente aufweist: Eine Sonnenradwelle, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, ein Sonnenrad, welches drehfest auf der Sonnenradwelle gelagert ist, einen Planetenträger, welcher drehbar gelagert ist, mehrere Planetenräder, welche in dem Planetenträger gelagert sind, und ein Hohlrad. Bei der Sonnenradwelle und dem Sonnenrad muss es sich nicht um zwei getrennte Bauteile handeln. Optional können das Sonnenrad und die Sonnenradwelle eine integrale Einheit bilden. Unter „nabenseitig“ bzw. „Nabenseite“ ist die Antriebsseite des Planetengetriebes zu verstehen, also diejenige Seite, auf welcher ein Antrieb, insbesondere in Form einer Nabe eines Rotors einer Windkraftanlage, angeordnet und mit dem Planetengetriebe verbunden ist. Das Planetengetriebe umfasst weiterhin ein als Hohlwelle ausgeführtes Durchführungsrohr, welches innerhalb der Sonnenradwelle verläuft. Der Planetenträger weist eine Öffnung auf, welche durch einen lösbar an dem Planetenträger befestigten Deckel zumindest teilweise verschlossen ist, durch Lösen des Deckels freigegeben werden kann, und durch welche wenigstens eines der Elemente der nabenseitigen ersten Getriebestufe oder das Durchführungsrohr axial durchführbar ist. The planetary gear according to the invention, in particular a multi-stage planetary gear for a wind turbine comprises a hub-side first gear stage comprising the following elements: A sun gear, which is designed as a hollow shaft, a sun gear which is rotatably mounted on the sun gear, a planet carrier, which is rotatably mounted, a plurality of planet wheels, which are mounted in the planet carrier, and a ring gear. The sun gear shaft and the sun gear need not be two separate components. Optionally, the sun gear and the sun gear shaft may form an integral unit. "Hub side" or "hub side" is the drive side of the planetary gear to understand, so that side on which a drive, in particular in the form of a hub of a rotor of a wind turbine, arranged and connected to the planetary gear. The planetary gear further comprises a bushing designed as a hollow shaft, which extends within the sun gear shaft. The planet carrier has an opening which is at least partially closed by a lid detachably attached to the planet carrier, can be released by releasing the lid, and by which at least one of the elements of the hub side first gear stage or the feedthrough tube is axially feasible.
Mit anderen Worten kann bei einem Planetengetriebe für eine Windenergieanlage im sich drehenden Planetenträger einer ersten Getriebestufe (Eingangsstufe) ein Deckel eingesetzt sein. Dadurch wird ermöglicht, von der Nabenseite aus Bauteile zu demontieren oder einzusetzen. Bei den Bauteilen kann es sich insbesondere um das Sonnenrad und das Durchführungsrohr, z.B. um einen sogenannten „Pitchtube“, handeln. In other words, in the case of a planetary gearbox for a wind energy plant, a cover can be inserted in the rotating planet carrier of a first gear stage (input stage). This makes it possible to dismantle or insert components from the hub side. The components may in particular be the sun gear and the grommet, e.g. to a so-called "Pitchtube" act.
Das bevorzugt ungeteilte Durchführungsrohr kann axial durch die Öffnung des Planetenträgers, welcher bevorzugt als ein Planetensteg ausgeführt ist, in Richtung des Rotors bzw. der Rotornabe verschoben werden, sofern der Deckel gelöst ist und die Öffnung freigibt. Dadurch kann der notwendige axiale Verschiebeweg des Generators während seiner Montage reduziert und der Montageaufwand gesenkt werden. Es muss weniger Raum im hinteren Bereich der Gondel zur Montage des Generators bereitgestellt werden. Dabei besteht kein zusätzliches Undichtigkeitsrisiko, wenn der Deckel an dem Planetenträger befestigt ist, denn das Befestigen erfolgt bevorzugt abdichtend. The preferred undivided feedthrough tube can be moved axially through the opening of the planet carrier, which is preferably designed as a planetary web, in the direction of the rotor or the rotor hub, if the lid is released and the opening releases. As a result, the necessary axial displacement of the generator can be reduced during its assembly and the assembly costs are reduced. There must be less space in the rear area of the nacelle to mount the generator. There is no additional leakage risk when the lid is attached to the planet carrier, because the fastening is preferably carried out sealing.
Weiterhin ermöglicht der Deckel, die Montagereihenfolge derart zu ändern, dass zunächst der Planetenträger samt Planetenrädern mit seiner relativ großen Masse montiert werden kann. Anschließend kann bei gelöstem Deckel und freigegebener Öffnung das Sonnenrad durch die Öffnung des Planetenradträgers hindurch geführt und mit seiner relativ kleinen Masse auf den Planetenträger montiert werden. Anschließend kann der Deckel, z.B. mittels eines O-Rings oder mittels dauerelastischen Flächendichtmitteln, lösbar und dichtend an dem Planetenträger befestigt werden. Der Deckel kann dabei insbesondere durch eine geeignete Schraubenverteilung derart am Planetenträger befestigt werden, dass rundum ein metallisch dichtender Fugendruck gewährleistet ist, wodurch das Risiko einer Leckage weiter vermindert wird. Furthermore, the cover makes it possible to change the order of assembly in such a way that initially the planet carrier together with the planet gears can be mounted with its relatively large mass. Subsequently, the sun gear can be guided through the opening of the planet carrier and with its relatively small mass mounted on the planet carrier with dissolved lid and released opening. Subsequently, the lid, e.g. by means of an O-ring or by means of permanently elastic surface sealing means, releasably and sealingly attached to the planet carrier. The cover can be fastened in particular by a suitable screw distribution on the planet carrier so that all around a metallic sealing joint pressure is ensured, whereby the risk of leakage is further reduced.
Durch die ermöglichte Montagereihenfolge können Beschädigungen insbesondere bei der Montage einer ersten, nabenseitigen Getriebestufe des Planetengetriebes vermieden werden. Weiterhin kann auch die Gefahr von Beschädigungen bei einer Montage einer an die erste Getriebestufe anschließenden zweiten Getriebestufe reduziert werden, indem ein Sonnenrad der zweiten Stufe mit einer Hohlwelle aus einer sich an die zweite Getriebestufe anschließenden 3. Stufe montiert werden kann, welche aufgrund der möglichen Änderung der Montagereihenfolge zum Schluss eingesetzt wird. Ferner wird ein Beitrag zu einer verbesserten Montage von Sensorkabeln innerhalb des Durchführungsrohrs ermöglicht. Due to the enabled assembly sequence, damage, in particular during assembly of a first, hub-side gear stage of the planetary gear can be avoided. Furthermore, the risk of damage during assembly of a subsequent to the first gear stage second gear stage can be reduced by a sun gear of the second stage can be mounted with a hollow shaft of a subsequent to the second gear stage 3rd stage, which due to the possible change the assembly order is finally used. It also contributes to improved mounting of sensor cables within the bushing.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Deckel ein ringförmiges, äußeres Deckelelement und ein ringförmiges, inneres Deckelelement umfasst, wobei das innere Deckelelement konzentrisch in das äußere Deckelelement eingesetzt ist. Der Deckel kann somit geteilt ausgeführt sein. Ein zweiteiliger Deckel gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht eine größere Montageöffnung für das Sonnenrad, wenn beide Deckelelemente von dem Planetenträger gelöst sind und dessen Öffnung vollständig freigegeben ist. Wenn das äußere Deckelelement an dem Planetenträger befestigt ist und einen Teil der Öffnung verschließt und das innere Deckelelement nicht in das äußere Deckelelement eingesetzt ist, wird ein Teil der Öffnung für das Durchführungsrohr bereitgestellt, so dass beispielsweise das Durchführungsrohr durch den Teil der Öffnung passt. Sofern beide Deckelelemente konzentrisch angeordnet sind, das heißt das innere Deckelelement ist konzentrisch in das äußere Deckelelement eingesetzt, können Leckagen sicher vermieden werden. According to one embodiment, it is provided that the cover comprises an annular, outer cover element and an annular, inner cover element, wherein the inner cover element is inserted concentrically into the outer cover element. The lid can thus be made split. A two-piece lid according to this embodiment allows a larger mounting opening for the sun gear when both lid elements are released from the planet carrier and the opening is completely released. When the outer cover member is fixed to the planetary carrier and closes a part of the opening and the inner lid member is not inserted into the outer lid member, a part of the opening for the feedthrough tube is provided so that, for example, the feedthrough tube fits through the part of the opening. If both cover elements are arranged concentrically, that is, the inner cover element is inserted concentrically into the outer cover element, leaks can be reliably avoided.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Nutschnur oder ein O-Ring in einer Nut des Planetenträgers zwischen dem Deckel und dem Planetenträger angeordnet ist. Die Nut oder der O-Ring kann beispielsweise in einem ringförmigen Absatz des Planetenträgers eingelassen sein. Der Deckel kann, sofern er an dem Planetenträger befestigt ist, eine dichtende Druckkraft auf den Planetenträger und die Nutschnur ausüben, wodurch Leckagen in diesem Bereich besonders sicher vermieden werden können. Furthermore, it can be advantageously provided that a grooved cord or an O-ring is arranged in a groove of the planet carrier between the cover and the planet carrier. The groove or the O-ring can for example be embedded in an annular shoulder of the planet carrier. The cover, if it is attached to the planet carrier, exert a sealing pressure force on the planet carrier and the grooved line, whereby leaks in this area can be avoided particularly reliably.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind auf dem Deckel ungleichmäßig verteilte Rippen angeordnet. Dies leistet einen Beitrag zu einer Reduzierung des Auftretens von Resonanzschwingungen im Betrieb des Planetengetriebes. According to a further embodiment, unevenly distributed ribs are arranged on the lid. This contributes to a reduction in the occurrence of resonant vibrations during operation of the planetary gear.
Die erfindungsgemäße Windkraftanlage umfasset ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes mehrstufiges Planetengetriebe. The wind turbine according to the invention comprises an above-described inventive multi-stage planetary gear.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage eines vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen mehrstufigen Planetengetriebes für eine Windkraftanlage umfasst zunächst ein Bereitstellen eines Planetenträgers, welcher eine Öffnung aufweist, durch welche eine Sonnenradwelle, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, ein Sonnenrad, welches drehfest auf der Sonnenradwelle gelagert ist und ein Durchführungsrohr, welches innerhalb der Sonnenradwelle verläuft, axial hindurch geführt werden können. Anschließend erfolgt ein Montieren eines Hohlrades und des Planetenträgers mit mehreren Planetenrädern, welche in dem Planetenträger gelagert sind, in einem Gehäuse des Planetengetriebes. Danach werden die Sonnenradwelle, das Sonnenrad und optional das Durchführungsrohr durch die Öffnung des Planetenträgers durchgeführt und auf dem Planetenträger montiert sowie die Öffnung des Planetenträgers mit einem Deckel zumindest teilweise verschlossen, wobei das Verschließen bevorzugt dichtend erfolgt. The inventive method for mounting a multi-stage planetary gear for a wind turbine according to the invention described above first comprises providing a planet carrier, which has an opening through which a sun gear, which is designed as a hollow shaft, a sun gear, which is rotatably mounted on the sun gear and a feedthrough tube which runs inside the sun gear shaft, can be guided axially therethrough. Subsequently, a mounting of a ring gear and the planet carrier with a plurality of planetary gears, which are mounted in the planet carrier, takes place in a housing of the planetary gear. Thereafter, the sun gear, the sun gear and optionally the bushing through the opening of the planet carrier carried out and mounted on the planet carrier and the opening of the planet carrier with a lid at least partially closed, the closure is preferably sealing.
Bezüglich Effekten und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe verwiesen. With regard to effects and advantageous embodiments of the method according to the invention, reference is made to avoid repetition to the above statements in connection with the planetary gear according to the invention.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt: In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Hereby shows:
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Detailed Description of a Preferred Embodiment
Das Planetengetriebe
Ein hohlzylindrisches Endstück
Durch Lösen des inneren Deckelelements
Durch Lösen des äußeren Deckelelements
Das mehrstufige Planetengetriebe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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