DE9418267U1 - Getriebe für ein Kraftwerk - Google Patents

Description

Firma Nießing Stahlbau- Stah1schornsteinbau GmbH, Marbecker Str. 74, 46326 Borken-Marbeck

"Getriebe für ein Kraftwerk"

Die Neuerung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise der deutschen Patentanmeldung P 43 01 342 entnehmbar.

Das Variatorgetriebe dient dabei als Hauptgetriebe, um die Achse des Rotors mit der Welle des Generators zu verbinden. Die gesamte Antriebsleistung für den Generator muß daher über das Variatorgetriebe geleitet werden. Die übertragung großer Kräfte bzw. großer Momente stellt hohe konstruktive Anforderungen an derartige Getriebe, so daß deren Einsatz häufig aufgrund technischer oder wirtschaftlicher Überlegungen nicht möglich ist.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Getriebe dahingehend zu verbessern, daß es auch bei der übertragung großer Kräfte bzw. großer Momente zwischen Rotor und Generator ein veränderliches übersetzungsverhältnis ermöglicht.

Diese der Neuerung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Ausgestaltung des Getriebes gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, ein überlagerungsgetriebe zu schaffen und zusätzlich zu dem Hauptgetriebe ein Variatorgetriebe vorzusehen. So kann das übersetzungsverhältnis insgesamt verändert werden und hierdurch z. B. eine stabili-

sierte Generatordrehzahl erzielt werden. Zudem ist die übertragung großer Kräfte bzw. Momente möglich, da das Variatorgetriebe lediglich einen Bruchteil dieser Kräfte aufnehmen muß und deren übertragung im wesentlichen über das Hauptgetriebe erfolgt.

Bei einer Ausbildung des Hauptgetriebes als Planetengetriebe laufen die Planetenräder innen in einem Hohlrad um ein Sonnenrad um. Das Hohlrad ist üblicherweise als feststehendes Bauteil konzipiert. Neuerungsgemäß wird das Hohlrad drehbar gelagert, so daß es mit geringer Drehzahl nahe am Stillstand gehalten werden kann. Es kann durch eine Drehung dazu führen, daß sich die im Hohlrad abrollenden Planetenräder gegenüber der zum Generator geführten Welle schneller oder langsamer drehen, so daß hierdurch auch bei Verwendung eines Planetengetriebes eine variable übersetzung erzielt werden kann .

Durch entsprechende Maßnahmen am Hohlrad ist ein neuerungsgemäßes Getriebe auch bei bestehenden Kraftwerken nachrüstbar.

Ein vorteilhafter Einsatz eines neuerungsgemäßen Getriebes ist bei Kraftwerken möglich, die mit relativ geringer Rotordrehzahl betrieben werden, z. B. bei Windkraftwerken, wobei demgegenüber eine relativ hohe Generatordrehzahl erforderlich ist. Die vom Rotor übertragenen Momente sind in der Praxis oft zu groß, um von einem Variatorgetriebe als Hauptgetriebe aufgenommen werden zu können. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung des Variatorgetriebes als Nebengetriebe wird das Moment im wesentlichen über das Planetengetriebe geleitet,

so daß das Variatorgetriebe dementsprechend wenig aufwendig gestaltet sein kann und nur einen Bruchteil des zu übertragenden Momentes übernimmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei demein Planetengetriebe als Haupt

getriebe Verwendung findet und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der

Neuerung mit einem anderen Getriebe als Hauptgetri ebe.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Achse bezeichnet, die zum Rotor, beispielsweise zu einem Windflügel, führt und die die Eingangswe lie des Getriebes darstellt. Gegebenenfalls kann diese Eingangswelle auch zu einem Vorschaltgetriebe führen, welches zwischen dem Hauptgetriebe und dem Windflügel vorgesehen ist. Die Eingangswelle 1 ist mit Planetenträgern 2 verbunden, wobei sich zwischen den Planetenträgern 2 Drehachsen 3 für Planetenräder 4 erstrecken.

Die Planetenräder 4 laufen in einem innenverzahnten Hohlrad 5 um ein zentral angeordnetes Sonnenrad 6 um. Das Sonnenrad 6 wiederum ist mit einer Ausgangswelle 7 verbunden, die zum Generator führt.

Auf der Ausgangswe lie 7 ist ein erstes Scheibenpaar 8 von Variatorscheiben angeordnet, welches mit einem zweiten Scheibenpaar 9 und mit einem Riemen 10 insgesamt ein Variatorgetriebe 11 bildet. Das zweite Scheibenpaar 9 ist wie bei 12 angedeutet

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federbelastet und befindet sich auf einer Drehachse 14, auf der ein Zahnrad 15 angeordnet ist. Vom Zahnrad 15 wird die Drehung der Drehachse 14 über ein Zwischenrad 16, welches zur Änderung der Drehrichtung dient, auf einen Zahnkranz 17 übertragen, der fest mit dem Hohlrad 5 verbunden oder an das Hohlrad 5 angeformt ist.

Das Hohlrad 5 mitsamt dem Zahnkranz 17 ist auf der Ausgangswelle 7 drehbar gelagert.

Ohne eine weitere Beeinflussung des Hohlrades 5 würde dieses mitsamt der Eingangswelle 1 die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit aufweisen wie die Eingangswelle 1. Mit Hilfe des Variatorgetriebes 11, des Zahnrades 15 und des Zwischenrades 16 kann der Zahnkranz 17 angetrieben werden, so daß das Hohlrad 5 mit einer geringen Geschwindigkeit um die Welle läuft, so daß insgesamt das Hohlrad 5 nahezu wie ein feststehendes Bauteil für das eigentliche Planetengetriebe wirkt. Bei dieser idealen Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 1 weist die Ausgangswelle 7 die für den Generator ideale Drehgeschwindigkeit auf.

Bei Drehzahl Schwankungen, wie sie aufgrund der auf den Rotor einwirkenden Naturkräfte unausweichlich sind, kann mit Hilfe einer Stelleinrichtung 18 auf das erste Scheibenpaar 8 eingewirkt werden, so daß sich das übersetzungsverhältnis des Variatorgetriebes 11 ändert. Demzufolge ändert sich auch die Umlaufgeschwindigkeit des Hohlrades 5, so daß dieses gegenüber der Welle 7 voreilt oder nachläuft und als Regelwelle oder Regelachse des Gesamtgetriebes fungiert. Aufgrund dieses beweglichen Hohlrades 5

ändert sich demzufolge auch die Übersetzung des Planetengetriebes, so daß insgesamt eine Stabilisierung der Drehzahl für den Generator bewirkt werden kann und die Welle 7 im optimalen Drehzahlbereich gehalten werden kann.

Dadurch, daß das Variatorgetriebe 11 von der Welle angetrieben wird, die für den Generator relativ hohe Drehzahlen aufweist (beispielsweise ca. 1500 min~ , während der Rotor bei einem Windkraftwerk beispielsweise mit ca. 30 min" rotiert), wird über das Variatorgetriebe 11 ein sehr geringes Drehmoment übertragen, wodurch die Baugröße des Variatorgetriebes sehr klein gehalten werden kann.

Die Stelleinrichtung 18 umfaßt eine elektronische Baugruppe, in der die Generatordrehzahl überwacht wird. Bei einer Abweichung wird über den Stellmotor die Variatorübersetzung so verändert, daß die Drehzahl des Hohlrades z. B. bei Anstieg der Rotordrehzahl bzw. Generatordrehzahl erhöht wird. Hierdurch verringert sich das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes. Bei einer Verminderung der Rotordrehzahl verringert sich auch die Hohlraddrehzah1 .

Demzufolge kann das Übersetzungsverhältnis im Planetengetriebe wieder mit Hilfe der Stelleinrichtung 18 erhöht werden.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines neuerungsgemäßen Getriebes dargestellt, wobei mit den gleichen Bezugszeichen gleiche Bauteile wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Die Eingangswelle 1 ist mit einem Sonnenrad 6R verbunden, welche mehrere Planetenräder 4R umlaufen. Die rotorsei ti gen Planetenräder 4R sind auf Drehachsen 3 gelagert, auf denen

auch generatorseitige Planetenräder 4G gelagert sind. Die beiden Planetenräder 4R und 4G sind jeweils fest miteinander verbunden, so daß sie stets die gleiche Drehzahl aufweisen. Innerhalb der generatorsei ti gen Planetenräder 4G ist ein generatorseitiges Sonnenrad 6G angeordnet, welches fest mit der Ausgangswe lie 7 verbunden ist.

Die Anordnung des Variatorgetriebes 11 und der Stelleinrichtung 18 sind analog zur entsprechenden Anordnung des Getriebes gemäß Fig. 1 ausgebildet. Das Variatorgetriebe 11 wirkt auch bei diesem zweiten AusfUhrungsbeispiel auf einen Zahnkranz 17 ein, der mit einem generatorseitigen Planetenträger 2G fest verbunden ist, wobei dieser Planetenträger 2G über die Drehachsen 3 mit einem rotorsei ti gen Planetenträger 2R derart verbunden ist, daß die beiden Planetenträger 2 die gleiche Drehzahl aufweisen wie der Zahnkranz 17.

Mit Hilfe des Variatorgetriebes 11 kann daher die Geschwindigkeit zwischen den Planetenrädern 4 und den Sonnenrädern 6 beeinflußt werden, so daß die Planetenräder 4 gegenüber den Sonnenrädern im V e r gleich zu einer stillstehenden Position der Drehachsen 3 vor- oder nacheilen, so daß insgesamt ein variables übersetzungsverhältnis erzielt werden kann.

Claims (3)

1. "Getriebe für ein Kraftwerk"

   Schutzansprüche:

   Getriebe für ein Kraftwerk mit einem von
   Naturkräften unmittelbar angeordneten Rotor und einem Generator,

   wobei das Getriebe als Variatorgetriebe ausgebildet ist für veränderbare Übersetzungsverhältnisse zwischen der Achse des Rotors
   und der Welle des Generators,
   und wobei dem Getriebe eine Stelleinrichtung für das Variatorgetriebe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Variatorgetriebe (11) mit zwei Paaren (8, 9) von Variatorscheiben als Nebengetriebe zu einem Hauptgetriebe angeordnet ist, welches eine Eingangswelle (1) aufweist, die mit dem Rotor ver-

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   bunden ist sowie eine Ausgangswelle (7), die mit dem Generator verbunden ist, sowie eine Regel we lie zur Beeinflussung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle, wobei das

   Variatorgetriebe mit der Regel we lie wirksam verbunden ist.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gkennzeichnet, daß das Hauptgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist, welches ein äußeres Hohlrad (5) sowie darin angeordnete Sonnen- und Planetenräder (4, 6) umfaßt, wobei das Hohlrad (5) drehbar gelagert ist und die Regel we lie bildet, welche mit dem einen

   Scheibenpaar (9) des Variatorgetriebes (11) wirksam verbunden ist.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß die Achse (1) des Rotors mit

   dem Planetenträger (2) verbunden ist und die Ausgangswe lie (7) zum Generator mit dem Sonnenrad (6) verbunden ist, und daß das andere Scheibenpaar (8) des Variatorgetriebes (11) von der Ausgangswelle (7) angetrieben ist.