DE9418267U1 - Transmission for a power plant - Google Patents
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Description
Firma Nießing Stahlbau- Stah1schornsteinbau GmbH, Marbecker Str. 74, 46326 Borken-MarbeckNießing Stahlbau-Stah1schornsteinbau GmbH, Marbecker Str. 74, 46326 Borken-Marbeck
"Getriebe für ein Kraftwerk""Gearbox for a power plant"
Die Neuerung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The innovation relates to a transmission according to the preamble of claim 1.
Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise der deutschen Patentanmeldung P 43 01 342 entnehmbar.Such a transmission can be found, for example, in the German patent application P 43 01 342.
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.The variator gearbox serves as the main gearbox to connect the rotor axis to the generator shaft. The entire drive power for the generator must therefore be routed through the variator gearbox. The transmission of large forces or large torques places high structural demands on such gearboxes, so that their use is often not possible due to technical or economic considerations.
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.The innovation is based on the task of improving a generic gearbox so that it enables a variable transmission ratio even when transmitting large forces or large moments between the rotor and generator.
Diese der Neuerung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Ausgestaltung des Getriebes gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.This problem underlying the innovation is solved by the design of the transmission according to the characterizing part of claim 1.
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-In other words, the innovation proposes creating a superposition gearbox and providing a variator gearbox in addition to the main gearbox. In this way, the overall gear ratio can be changed and, for example, a stabilizing
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.ized generator speed can be achieved. In addition, the transmission of large forces or torques is possible, since the variator gearbox only has to absorb a fraction of these forces and their transmission takes place essentially via the main gearbox.
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 .If the main gear is designed as a planetary gear, the planetary gears rotate inside a ring gear around a sun gear. The ring gear is usually designed as a fixed component. According to the innovation, the ring gear is mounted so that it can be kept almost stationary at a low speed. Rotation can cause the planetary gears rolling in the ring gear to rotate faster or slower than the shaft leading to the generator, so that a variable gear ratio can be achieved even when using a planetary gear.
Durch entsprechende Maßnahmen am Hohlrad ist ein neuerungsgemäßes Getriebe auch bei bestehenden Kraftwerken nachrüstbar.By taking appropriate measures on the ring gear, a renewed gearbox can also be retrofitted to existing power plants.
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,An advantageous use of a gearbox according to the innovation is possible in power plants that operate at a relatively low rotor speed, e.g. in wind power plants, where a relatively high generator speed is required. In practice, the torque transmitted by the rotor is often too high to be absorbed by a variator gearbox as a main gearbox. In an arrangement according to the invention of the variator gearbox as a secondary gearbox, the torque is essentially transmitted via the planetary gear,
so daß das Variatorgetriebe dementsprechend wenig aufwendig gestaltet sein kann und nur einen Bruchteil des zu übertragenden Momentes übernimmt.so that the variator transmission can be designed with little effort and only takes on a fraction of the torque to be transmitted.
Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Dabei zeigtAn example of the innovation is explained in more detail below using the drawings.
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei demein Planetengetriebe als HauptFig. 1 shows a first embodiment in which a planetary gear is used as the main
getriebe Verwendung findet undtransmission is used and
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel derFig. 2 a second embodiment of the
Neuerung mit einem anderen Getriebe als Hauptgetri ebe.Innovation with a different gearbox as the main gearbox.
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.In Fig. 1, 1 denotes an axis that leads to the rotor, for example to a wind turbine blade, and that represents the input shaft of the transmission. If necessary, this input shaft can also lead to a pre-gearbox that is provided between the main transmission and the wind turbine blade. The input shaft 1 is connected to planet carriers 2, with axes of rotation 3 for planet gears 4 extending between the planet carriers 2.
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.The planet gears 4 rotate in an internally toothed ring gear 5 around a centrally arranged sun gear 6. The sun gear 6 is in turn connected to an output shaft 7 that leads to the generator.
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 angedeutetA first pair of variator disks 8 is arranged on the output shaft 7, which together with a second pair of disks 9 and a belt 10 forms a variator gear 11. The second pair of disks 9 is as indicated at 12
• · ♦ t ·• · ♦ t ·
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.spring-loaded and is located on a rotation axis 14 on which a gear 15 is arranged. The rotation of the rotation axis 14 is transmitted from the gear 15 via an intermediate gear 16, which serves to change the direction of rotation, to a gear ring 17, which is firmly connected to the ring gear 5 or is formed onto the ring gear 5.
Das Hohlrad 5 mitsamt dem Zahnkranz 17 ist auf der Ausgangswelle 7 drehbar gelagert.The ring gear 5 together with the gear ring 17 is rotatably mounted on the output shaft 7.
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.Without any further influence on the ring gear 5, it, together with the input shaft 1, would have the same rotational speed as the input shaft 1. With the help of the variator gear 11, the gear 15 and the intermediate gear 16, the ring gear 17 can be driven so that the ring gear 5 rotates around the shaft at a low speed, so that overall the ring gear 5 acts almost like a fixed component for the actual planetary gear. At this ideal rotational speed of the input shaft 1, the output shaft 7 has the ideal rotational speed for the generator.
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 5In the event of speed fluctuations, which are unavoidable due to the natural forces acting on the rotor, the first pair of discs 8 can be acted upon using an adjusting device 18, so that the gear ratio of the variator gear 11 changes. As a result, the rotational speed of the ring gear 5 also changes, so that it leads or lags behind the shaft 7 and functions as the control shaft or control axis of the entire transmission. Due to this movable ring gear 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.As a result, the ratio of the planetary gear also changes, so that overall the speed of the generator can be stabilized and shaft 7 can be kept in the optimal speed range.
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.Because the variator gear 11 is driven by the shaft, which has relatively high speeds for the generator (for example, approx. 1500 rpm, while the rotor in a wind power plant, for example, rotates at approx. 30 rpm), a very low torque is transmitted via the variator gear 11, whereby the size of the variator gear can be kept very small.
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 .The adjusting device 18 comprises an electronic assembly in which the generator speed is monitored. If there is a deviation, the variator ratio is changed via the adjusting motor so that the speed of the ring gear is increased, for example when the rotor speed or generator speed increases. This reduces the gear ratio of the planetary gear. If the rotor speed decreases, the ring gear speed also decreases.
Demzufolge kann das Übersetzungsverhältnis im Planetengetriebe wieder mit Hilfe der Stelleinrichtung 18 erhöht werden.Consequently, the gear ratio in the planetary gear can be increased again using the adjusting device 18.
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 denenIn Fig. 2, a second embodiment of a transmission according to the innovation is shown, with the same reference numerals denoting the same components as in Fig. 1. The input shaft 1 is connected to a sun gear 6R, which rotates several planet gears 4R. The rotor-side planet gears 4R are mounted on rotation axes 3, on which
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.The two planetary gears 4R and 4G are each firmly connected to one another so that they always have the same speed. A generator-side sun gear 6G is arranged within the generator-side planetary gears 4G, which is firmly connected to the output shaft 7.
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.The arrangement of the variator gear 11 and the actuating device 18 are designed analogously to the corresponding arrangement of the gear according to Fig. 1. In this second embodiment, the variator gear 11 also acts on a ring gear 17, which is firmly connected to a generator-side planet carrier 2G, whereby this planet carrier 2G is connected via the rotation axes 3 to a rotor-side planet carrier 2R in such a way that the two planet carriers 2 have the same speed as the ring gear 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.With the help of the variator gear 11, the speed between the planetary gears 4 and the sun gears 6 can be influenced, so that the planetary gears 4 lead or lag behind the sun gears in comparison to a stationary position of the rotation axes 3, so that overall a variable transmission ratio can be achieved.
Claims (3)
Naturkräften unmittelbar angeordneten Rotor und einem Generator,Gearbox for a power plant with a
Natural forces directly arranged rotor and a generator,
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-The transmission is designed as a variator transmission for variable transmission ratios between the axis of the rotor
and the generator shaft,
and wherein the transmission is associated with an adjusting device for the variator transmission, characterized in that the variator transmission (11) with two pairs (8, 9) of variator disks is arranged as a secondary transmission to a main transmission which has an input shaft (1) which is connected to the rotor.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (3)
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| DE9418267U DE9418267U1 (en) | 1994-01-18 | 1994-11-14 | Transmission for a power plant |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9418267U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19955068A1 (en) * | 1999-11-15 | 2001-05-23 | Bosch Gmbh Robert | Drive for a generator |
| DE19521486B4 (en) * | 1995-06-13 | 2007-06-21 | Claas Kgaa Mbh | An adjusting coupling transmission |
| CN109904979A (en) * | 2019-04-16 | 2019-06-18 | 陈朋 | It is a kind of multistage to become torque output electricity generation system and its method |
-
1994
- 1994-11-14 DE DE9418267U patent/DE9418267U1/en not_active Expired - Lifetime
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| CN109904979B (en) * | 2019-04-16 | 2024-03-26 | 陈朋 | Multistage torque-conversion output power generation system and method thereof |
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