DE102016206502A1

DE102016206502A1 - Bremsvorrichtung für einen Triebstrang einer Windkraftanlage sowie Triebstrang der Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102016206502A1
Application number: DE102016206502.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Böhm; Friedrich Faust; Olaf Mikolajczyk; Patrice Devoulon
Original assignee: GKN Stromag AG
Current assignee: Stromag GmbH
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2017-10-19

Abstract

Eine Bremsvorrichtung für einen Triebstrang einer Windkraftanlage mit wenigstens einer Bremsscheibe, die zwei Bremsscheibenflächen aufweist, sowie mit einer druckmittelbetätigten Scheibenbremse, die wenigstens zwei gegenläufig zueinander linearbewegliche und druckmittelbeaufschlagbare Bremskolben aufweist, die mit jeweils einer Bremsscheibenfläche zusammenwirken, ist bekannt. Erfindungsgemäß sind die wenigstens zwei Bremskolben axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen angeordnet, die einander axial zugewandt sind, und die beiden Bremskolben sind axial voneinander weg druckmittelbeaufschlagbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für einen Triebstrang einer Windkraftanlage mit wenigstens einer Bremsscheibe, die zwei Bremsscheibenflächen aufweist, sowie mit einer druckmittelbetätigten Scheibenbremse, die wenigstens zwei gegenläufig zueinander linearbewegliche und druckmittelbeaufschlagbare Bremskolben aufweist, die mit jeweils einer Bremsscheibenfläche zusammenwirken.
Die Erfindung betrifft zudem einen Triebstrang einer Windkraftanlage zwischen einem Windkraftrotor und einem elektrischen Generator, mit einem zwischen dem Windkraftrotor und dem elektrischen Generator angeordneten Getriebe.
Eine Windkraftanlage mit einem Windkraftrotor, der über einen Triebstrang mit einem elektrischen Generator verbunden ist, ist allgemein bekannt. In dem Triebstrang ist ein Getriebe integriert, um Drehungen des Windkraftrotors auf eine notwendige Drehzahl einer Generatordrehachse umzusetzen, die eine entsprechende Stromerzeugung ermöglicht. Um den Triebstrang bei Bedarf abbremsen oder stillsetzen zu können, ist dem Triebstrang eine Bremsvorrichtung zugeordnet, die eine mit dem Triebstrang drehfeste Bremsscheibe sowie eine ortsfest angeordnete, druckmittelbetätigte Scheibenbremse umfasst. Die Scheibenbremse weist ein mehrteiliges Bremsengehäuse auf, das einen Außenrand der Bremsscheibe maulartig umgreift. In entsprechenden, als Bremssattel dienenden Gehäuseabschnitten des Bremsengehäuses ist auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe jeweils ein Bremskolben linearbeweglich gelagert. Jeder der beiden Bremskolben ist jeweils einer der beiden gegenüberliegenden Bremsscheibenflächen der Bremsscheibe zugeordnet. Die beiden Bremskolben sind von gegenüberliegenden Seiten her axial zur Bremsscheibe hin druckmittelbeaufschlagbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsvorrichtung und einen Triebstrang der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind.
Diese Aufgabe wird für die Bremsvorrichtung dadurch gelöst, dass die wenigstens zwei Bremskolben axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen angeordnet sind, die einander axial zugewandt sind, und dass die beiden Bremskolben axial voneinander weg druckmittelbeaufschlagbar sind. Dadurch ergibt sich radial zu einer Drehachse des Triebstrangs und der Bremsscheibe eine Bauraumreduzierung, da die Bremskolben axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen angeordnet sind. Durch die axiale Beabstandung der Bremsscheibenflächen voneinander ergibt sich bei einem Bremsvorgang eine reduzierte Aufheizung der Bremsscheibenflächen. Durch die voneinander weg wirkende Druckmittelbeaufschlagung der beiden Bremskolben ist es möglich, eine entsprechende Druckmittelbeaufschlagung axial zwischen den beiden Bremskolben vorzusehen. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Teilereduzierung für die Bremsvorrichtung, wodurch der Herstellungsaufwand und der Montageaufwand reduziert werden. Die Anordnung der beiden Bremskolben axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen ergibt funktional die Notwendigkeit von lediglich noch einem einzigen Bremssattel, wohingegen beim Stand der Technik zwei Bremssättel notwendig waren, die gegenüberliegenden Bremsscheibenflächen der einzelnen Bremsscheibe zugeordnet waren.
In Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Bremsscheibenflächen an zwei zueinander axial beabstandeten Bremsscheibenringen vorgesehen, die drehfest zueinander angeordnet sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die beiden Bremsscheibenflächen an einer gemeinsamen Bremsscheibe auf gegenüberliegenden Stirnseiten vorgesehen sind, führt die axiale Beabstandung der beiden Bremsscheibenflächen und der Bremsscheibenringe dazu, dass bei einem Bremsvorgang lediglich eine Bremsscheibenfläche des jeweiligen Bremsscheibenrings aufgeheizt wird. Insgesamt ist so eine Reduzierung der Erhöhung der Temperatur der Bremsscheibenringe bei einem Bremsvorgang gegenüber einer einzelnen Bremsscheibe erreichbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Bremsscheibenringe auf einer gemeinsamen Bremsnabe angeordnet. In vorteilhafter Weise bilden die Bremsscheibenringe und die Bremsnabe ein gemeinsames, einteiliges Bauteil nach Art einer Doppelbremsscheibe. Das gemeinsame, einteilige Bauteil ist in einfacher Weise drehfest auf einer entsprechenden Welle des Triebstrangs montierbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Bremskolben in einem gemeinsamen Bremsengehäuse untergebracht, das in einem axialen Zwischenraum zwischen den beiden Bremsscheibenflächen angeordnet ist. Das gemeinsame Bremsengehäuse ist vorzugsweise als einstückiger Metallgusskörper, insbesondere als Graugusskörper, ausgeführt. Relativbewegungen zwischen mehreren Gehäuseteilen, wie sie beim Stand der Technik bei einem entsprechenden Bremsengehäuse auftreten konnten, werden durch diese Ausgestaltung vermieden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Bremsengehäuse einteilig gestaltet und weist wenigstens einen radial nach außen über die Bremsscheibenflächen hinausragenden Befestigungsflansch auf, der zur ortsfesten Befestigung des Bremsengehäuses vorgesehen ist. Der Befestigungsflansch ist vorzugsweise einstückig an dem Bremsengehäuse angeformt. Falls das Bremsengehäuse als Metallgusskörper ausgeführt ist, ist der wenigstens eine Befestigungsflansch einstückig an dem Metallgusskörper angeformt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Bremskolben koaxial zueinander linearbeweglich gelagert, und die Bremskolben sind in einem gemeinsamen Kolbenraum des Bremsengehäuses vorgesehen. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau ermöglicht. Zudem ergibt sich eine besonders gute, axiale Kraftübertragung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein druckmittelbeaufschlagbarer Druckraum des Kolbenraums axial zwischen den beiden Bremskolben ausgebildet. Dadurch ist eine gemeinsame und gleichzeitige Druckbeaufschlagung beider Bremskolben ermöglicht, wodurch eine synchron gegenläufige Linearbewegung der Bremskolben erzielbar ist. Durch das Vorsehen eines gemeinsamen Druckraums für beide Bremskolben ist eine Bauraumreduzierung für das Bremsengehäuse der Scheibenbremse erzielbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Druckraum ein Druckmittelanschluss zur Druckmittelzufuhr zugeordnet. Vorzugsweise weist der Druckraum lediglich einen einzigen Druckmittelanschluss für die Druckmittelzufuhr auf. Dies reduziert den Herstellungs- und Montageaufwand für die Scheibenbremse.
Für den Triebstrang wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Triebstrang zwischen dem Getriebe und dem Generator eine Bremsvorrichtung mit den Merkmalen von wenigstens einem der zuvor aufgeführten Absätze zugeordnet ist. Die Anordnung der Bremsvorrichtung axial zwischen dem Getriebe und dem Generator ermöglicht eine platzsparende Unterbringung der Bremsvorrichtung. Zudem kann die Bremsvorrichtung direkt mit der Getriebeseite bzw. der Generatorseite verbunden werden. Damit ist auch ein Montageaufwand für die Montage des Triebstrangs reduziert.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der einzigen Zeichnung dargestellt ist.
Die einzige Zeichnung zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Teil einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Triebstrangs mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung.
Ein Triebstrang einer Windkraftanlage weist ausgehend von einem Windkraftrotor eine Rotorwelle auf, die über eine Getriebeseite 1 und eine Getriebewelle 3 mit einer drehbaren Generatorseite 2 gekoppelt ist. Um den Triebstrang zwischen der Getriebeseite 1 und der Generatorseite 2 abbremsen oder stillsetzen zu können, ist eine Bremsvorrichtung vorgesehen, die auf eine Doppelbremsscheibe 4, 5 wirkt, die wiederum fest mit der Getriebewelle 3 und der Generatorseite 2 verbunden ist. Die Doppelbremsscheibe 4, 5 ist gemeinsam mit der Getriebewelle 3 um eine Drehachse D drehbar gelagert. Die Doppelbremsscheibe weist eine Bremsnabe 4 auf, an der axial beabstandet zueinander zwei Bremsscheibenringe 5 angeformt sind, die radial zur Drehachse D nach außen ragen. Die beiden Bremsscheibenringe 5 sind identisch zueinander dimensioniert und parallel zueinander beabstandet. Beide Bremsscheibenringe 5 sind einstückig an der Bremsnabe 4 angeformt, so dass die Bremsscheibenringe 5 und die Bremsnabe 4 die Doppelbremsscheibe als einteiliges Bauteil bilden.
In einem axialen Zwischenraum zwischen den beiden Bremsscheibenringen 5 ist eine Scheibenbremse 7 angeordnet. Die Scheibenbremse 7 weist zwei koaxial zueinander achsparallel zu der Drehachse D linearbewegliche Bremskolben 8 auf, die in einem gemeinsamen Kolbenraum 10 eines einteiligen Bremsengehäuses der Scheibenbremse 7 gelagert sind. Zwischen einer Wandung des Kolbenraums 10 und Mantelflächen der Bremskolben 8 sind Dichtringe vorgesehen. Das Bremsengehäuse ist als einteiliger Metallgusskörper hergestellt und weist einen radial über eine Außenkontur der Bremsscheibenringe 5 nach außen abragenden Befestigungsflansch 12 auf, der mittels einer Distanzscheibe 15 an einer Stirnfläche eines ortsfesten Gehäuses der Getriebeseite 1 abgestützt und mittels wenigstens einer Schraubverbindung 13 mit der Stirnfläche des Gehäuses der Getriebeseite 1 fest verbunden ist. Die Getriebeseite 1 ist lediglich schematisch dargestellt und weist neben dem ortsfesten Gehäuse auch einen drehbaren Abtrieb auf, der mit der Getriebewelle drehfest gekoppelt ist.
Die beiden Bremskolben 8 sind auf ihren axial nach außen gerichteten Stirnflächen mit Reibbelägen 14 versehen, die an jeweils einer Bremsscheibenfläche 6 des jeweiligen Bremsscheibenrings 5 anliegen. Die beiden Bremsscheibenflächen 6 der gegenüberliegenden Bremsscheibenringe 5 sind einander axial zugewandt. Die beiden Bremskolben 8 sind axial entgegengerichtet zueinander druckmittelbeaufschlagbar, so dass die beiden Bremskolben 8 von dem gemeinsamen Kolbenraum 10 aus gegenläufig axial nach außen gedrückt werden, sobald sie mit einem Druckmittel beaufschlagt werden. Der Kolbenraum 10 erstreckt sich über eine gesamte axiale Länge des Bremsengehäuses und ist zu gegenüberliegenden Seiten hin offen. In einer Ruhelage, d.h. in gelüfteter Stellung, sind die beiden Bremskolben 8 mit ihren einander zugewandten Stirnflächen axial zueinander beabstandet. Dieser axiale Freiraum innerhalb des Kolbenraums 10 zwischen den beiden Bremskolben 8 dient als Druckraum 9, um die Stirnflächen der Bremskolben 8 zeitgleich und synchron mit Druck zu beaufschlagen. Hierzu ist dem Druckraum 9 ein Druckmittelanschluss 11 zugeordnet, durch den ein geeignetes Druckmittel, vorliegend ein Fluid, insbesondere Hydrauliköl, für eine entsprechende Druckbeaufschlagung zugeführt werden kann. Eine Druckbeaufschlagung des Druckraums 9 führt zwangsläufig zu einer Beaufschlagung der beiden Bremskolben 8, wodurch diese mittels ihrer Reibbeläge 14 gegen die gegenüberliegenden, einander zugewandten Bremsscheibenflächen 6 der beiden Bremsscheibenringe 5 gepresst werden und so ein Abbremsen der Getriebewelle 3 und demzufolge der Generatorseite 2 bewirken. Die Getriebeseite 1 ist anhand der einzigen Zeichnung lediglich äußerst schematisch dargestellt. Der Befestigungsflansch 12 des Bremsengehäuses der Scheibenbremse 7 ist über die entsprechende Distanzscheibe 15 mit einem stationären, d.h. ortsfesten Teil des Getriebes 1, vorzugsweise einem Getriebegehäuse, fest verbunden, wohingegen die Getriebewelle 3 einen drehbaren Teil des Triebstrangs bildet. Die Getriebewelle 3 ist vorzugsweise mittels einer Nut-Feder-Verbindung drehfest und axial fest mit der Bremsnabe 4 der Doppelbremsscheibe 4, 5 verbunden.
Das Bremsengehäuse der Scheibenbremse 7 ist bezüglich seiner axialen Länge und seiner radialen Tiefe – jeweils auf die Drehachse D bezogen – so dimensioniert, dass das Bremsengehäuse mit radialem und axialem Spiel zwischen die beiden Bremsscheibenringe 5 hineinragt. In Kontakt mit den einander zugewandten Bremsscheibenflächen 6 der gegenüberliegenden Bremsscheibenringe 5 sind demzufolge lediglich entsprechende Stirnseiten der Bremsbeläge 14 der beiden Bremskolben 8.

Claims

Bremsvorrichtung für einen Triebstrang einer Windkraftanlage mit wenigstens einer Bremsscheibe, die zwei Bremsscheibenflächen (6) aufweist, sowie mit einer druckmittelbetätigten Scheibenbremse (7), die wenigstens zwei gegenläufig zueinander linearbewegliche und druckmittelbeaufschlagbare Bremskolben (8) aufweist, die mit jeweils einer Bremsscheibenfläche (6) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Bremskolben (8) axial zwischen den beiden Bremsscheibenflächen (6) angeordnet sind, die einander axial zugewandt sind, und dass die beiden Bremskolben (8) axial voneinander weg druckmittelbeaufschlagbar sind.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bremsscheibenflächen (6) an zwei zueinander axial beabstandeten Bremsscheibenringen (5) vorgesehen sind, die drehfest zueinander angeordnet sind.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibenringe (5) auf einer gemeinsamen Bremsnabe (4) angeordnet sind.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibenringe (5) und die Bremsnabe (4) ein gemeinsames, einstückiges Bauteil bilden.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bremskolben (8) in einem gemeinsamen Bremsengehäuse untergebracht sind, das in einem axialen Zwischenraum zwischen den beiden Bremsscheibenflächen (6) angeordnet ist.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsengehäuse einteilig gestaltet ist und wenigstens einen radial nach außen über die Bremsscheibenflächen (6) hinausragenden Befestigungsflansch (12) aufweist, der zur ortsfesten Befestigung des Bremsengehäuses vorgesehen ist.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bremskolben (8) koaxial zueinander linearbeweglich gelagert sind, und dass die Bremskolben (8) in einem gemeinsamen Kolbenraum (10) des Bremsengehäuses vorgesehen sind.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein druckmittelbeaufschlagbarer Druckraum (9) des Kolbenraums (10) axial zwischen den beiden Bremskolben (8) ausgebildet ist.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckraum (9) ein Druckmittelanschluss (11) zur Druckmittelzufuhr zugeordnet ist.
Triebstrang einer Windkraftanlage zwischen einem Windkraftrotor und einem elektrischen Generator (2), mit einem zwischen dem Windkraftrotor und dem elektrischen Generator (2) angeordneten Getriebe (1), dadurch gekennzeichnet, dass dem Triebstrang zwischen dem Getriebe (1) und dem Generator (2) eine Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zugeordnet ist.