DE102011019001A1

DE102011019001A1 - Energieübertragungsbaugruppe mit mehreren Abtriebsaggregaten, insbesondere auch damit ausgestattete Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102011019001A1
Application number: DE102011019001A
Authority: DE
Inventors: Erich Russ; Henrik Albertsen; Werner Schröppel; Frank Hubertus; Bastian Rupp; Stefan Schuller; Georg Hofmann; Volker Dietz; Thomas Meyer
Original assignee: IMO Holding GmbH
Current assignee: IMO Holding GmbH
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mittenfreie zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe, insbesondere als einbaufertige Gesamtanordnung, als Teil einer Energieanlage, insbesondere einer Windenergieanlage, zur Übertragung von Energie aus mechanischen Kräften und Momenten von Antriebsseite zur Abtriebsseite, • und wobei die Energieübertragungsbaugruppe mittenfrei ist um die zentrale Hauptachse, • und wobei die Energieübertragungsbaugruppe mit Ausnahme von einer zentralen Öffnung um ihre Mittenachse im Wesentlichen mindestens einseitig Gehäuse umschlossen ist, • wobei die Energieübertragungsbaugruppe umfasst mindestens einen Hauptwälzlagerring, insbesondere als Innen- oder Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers, sowie mindestens einen die Abtriebsenergie weiterleitenden Hauptwälzlagerring, insbesondere als Innen- oder Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers, sowie umfasst mindestens eine Laufbahn mit Wälzkörpern, • und wobei die darin enthaltene mindestens eine Laufbahn die Hauptwälzlagerringe jeweils gegeneinander verdrehbar lagert, • und wobei einer der Hauptwälzlagerringe die Kräfte und Momente der Antriebsseite auf die Abtriebsseite aufnimmt und überträgt durch direkt am Hauptwälzlagerring angebrachte nebeneinandergereihte und um die Mittenachse ringförmig angeordnete verzahnte und kämmende Elemente, insbesondere in Form einer in diesen Hauptwälzlagerring eingebrachte und ringartig umlaufende Verzahnung, • und wobei mindestens ein Hauptwälzlagerring mit dem Gehäuseteil auf der Abtriebsseite, und insbesondere auch mit der Gondelumhausung einer Windenergieanlage, gekoppelt oder koppelbar ist, • und wobei mindestens ein Hauptwälzlagerring mit der Antriebsseite, insbesondere mit der Nabe einer Windenergieanlage, gekoppelt oder koppelbar ist, • und wobei um die Mittenachse angeordnet sind mehrere an dem Gehäuseteil auf der Abtriebsseite fest angebrachte oder fest anbringbare, aber um jeweils deren eigene Symmetrieachse drehbar gelagerte, Ritzel • und wobei jedes dieser Ritzel von der Mittenachse in etwa den gleichen Abstand besitzt, • und wobei jedes dieser drehbar gelagerten Ritzel jeweils direkt angetrieben wird von den direkt am Hauptwälzlagerring angebrachten nebeneinandergereihten und um die Mittenachse ringförmig angeordnete verzahnte und kämmende Elementen, • und wobei ein gedachter Polygonzug zur Verbindung aller gedachten Symmetriemittelpunkte jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel ein Vieleck ergibt, welcher sich einer Ringform stärker annähert als ein Viereck.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von Energie (Kräfte und Momente) als Teil einer Energieanlage, insbesondere einer Windenergieanlage oder Windkraftanlage (abgekürzt: WEA oder WKA) gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Die Erfindung besonders kennzeichnend sind die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 beziehungsweise des Patentanspruches 7.
Bisher laut Stand der Technik bekannt und insbesondere in internationalen Märkten durchgesetzt haben sich Windenergieanlagen (WEA; WKA) mit mehreren Blättern oder Flügeln, welche innerhalb der azimutalen Ebene verstellbar sind, und deren Rotorblätter in und aus dem Wind gedreht werden können, um somit die maximale Ausbeute an Energieaufnahme zu bewirken. Moderne WEA sind also in Windrichtungsnachführung und Pitch (Einzelblattverstellung) verstellbar. Derartige moderne Windenergieanlagen, im Wesentlichen bestehend aus einer drehbaren Gondel, an der die Nabe mit Blättern/Flügel befestigt sind, und aus einem Turm, auf dem diese Gondel angebracht ist, dienen also dem technischen Prinzip, Energie aus der windbedingten Strömungsbewegung resultierenden Drehung der Nabe zunächst in eine andere mechanische Energie zu übertragen und dann in der Regel in die elektrische Energieform umzuwandeln. Zumeist werden für Letzteres Generatoren verwendet, welche entweder direkt an der Welle der sich drehenden Nabe angebracht sind oder über ein Hauptgetriebe einen Generator treiben. Das koppelnde Element zwischen der Nabe und dem Generator ist dabei zumeist ein Hauptgetriebe als Übertragungselement, welches gegebenenfalls auch als Planetengetriebe ausgeführt sein kann. in der Regel treibt die durch Windkraft bewegte Nabe ein Hauptgetriebe an und nachgeschaltet dadurch einen Generator. (Bei getriebelosen hingegen WEA treibt die durch Windkraft bewegte Nabe direkt einen nach geschalteten Generator an).
So beschreibt beispielsweise die DE 103 189 45 eine derartige Getriebeanordnung, vorstehend als Planetengetriebe bezeichnet, für eine Windenergieanlage (WEA), mit einem rotierenden, gelagerten Planetenhohlrad, auf in einer feststehenden Planetenträgerplatte befestigten Planetenbolzen gelagerten Planetenrädern und einem Sonnenrad, die den besonderen Anforderungen hinsichtlich der Zahneingriffsgüte aufgrund der großen äußeren Kräfte und Momente gerecht wird. Charakteristisch für Planetengetriebe bei Einsatz in Energieanlagen, beispielsweise Windenergieanlagen, ist es, dass ein in der Mitte (dort wo die Hauptrotationsachse ist) eine Welle gelagert ist, welche in der Regel mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt ist.
Es ist dabei stets denkbar, dass Getriebe und Generator eine gekoppelte Einheit bilden, wie in der Getriebe-Generator-Kombination für Windkraftanlagen im Megawatt-Bereich des Patentdokumentes EP 0811764 aufgezeigt wird. Hierbei geht es um eine Getriebe-Generator-Kombination mit einem einstufigem Planetengetriebe, wobei die Rotordrehzahl in der Größenordnung von 15–20 U/min ausgelegt wird, das Übersetzungsverhältnis eines einstufigen Getriebes zwischen 5 und 8 beträgt und die Nenn-Drehzahl des Generators zwischen 75 und 150 U/min liegt. Damit lässt sich ein voll gekapselter Generator mit einem leichten, wartungsarmen Getriebe kombinieren, wobei die Anmelderin im Weiteren von einem handelsüblichen „Schiffswellenelektrogenerator” spricht. (Die generelle Einsetzbarkeit dieses Generatortyps in Windenergieanlagen (WAE; WKA) sei hier weder evaluiert, noch kommentiert.).
Eine alternative Form der sehr neuen Entwicklungsbestrebungen in der Windenergiebranche besteht dann, Getriebe und Generator versuchsweise nicht direkt zu koppeln, sondern aus Gewichtsgründen die Generatorbaugruppen nicht mehr in die Gondel oder in die Turmstruktur der WEA zu integrieren, sondern möglichst losgelöst davon zu platzieren, damit in der Gondelanordnung an sich geringere Massen integriert sind. Im Allgemeinen gilt, dass geringere bewegte Massen geringem Trägheitsmomente und somit geringere Kraftwirkungen bedingen als große bewegte Massen. Sofern nun die bewegten Massen innerhalb einer Gondel einer WEA geringer sind, könnte diese Gondel mit geringerer Masse bauen, schlanker gestaltet werden und somit gegebenenfalls auch strömungsdynamisch optimierter ausfallen.
Die kürzliche Publikation aus dem Jahre 2011 der RWTH Aachen (N. Vatheuer, J. Schmitz, H. Murrenhoff (eds). (2011). ATK 2011 – Vollhydrostatisches Hauptgetriebe für Windenergieanlagen – hydrostatic drive train in wind energy plants) zeigt ein derartiges Konzept, bei dem der Generator nicht, wie vorbeschrieben, in der Gondel platziert ist, sondern außerhalb. Ferner sieht dieses Konzept Hydromotoren und Hydrogetriebe vor, um Kräfte und Momente zu übertragen. Ein Planetengetriebe wird dort nicht eingesetzt. Die Idee dabei sei es, die Windturbine (Nabe) direkt mit einer langsam drehenden Radialkolbenpumpe zu koppeln und die mechanische Leistung in einen Volumenstrom unter hohem Druck zu wandeln.
Diese Anordnung der RWTH Aachen bietet keine integrierte Gesamtanordnung mit nur einem Maschinenelement, welches mit den Stirnrädern kämmt und gleichzeitig eine (oder mehrere) Laufbahn(en) trägt.
Ein großer Nachteil des vorgenannten Konzepts ist es, dass die schematisch dargestellte Kombination aus jeweiligem Stirnrad und Hydraulikmodul an sich nicht gegen Eingriffe von außen geschützt ist.
Den Verbesserungen des aktuellen Standes der Technik gereicht die vorliegende Erfindung, welche durch die Aufgabenstellung initiiert ist, eine verbesserte und praxistaugliche Baugruppe zur Übertragung von Energie (Kräfte und Momente) bereitzustellen.
Diese integrierte Gesamtanordnung, welche Mittenfreiheit gewährleistet und bei welcher nur ein Maschinenelement (Ring) vorhanden ist, welcher mit den Stirnrädern kämmt und gleichzeitig eine (oder mehrere) Laufbahn(en) trägt stellt den Kern der Erfindung dar.
Die Erfindungsgedanken voll ausspielend ist es, wenn die gesamte Energieübertragungseinheit an sich ein möglichst geschlossenes System wäre, das Mittenfreiheit gewährleistet, und auch gleichzeitig die Kräfte und Momente aus der Antriebsseite direkt überträge, ohne weitere Zwischenstufen oder weitere zwischengeschaltete (Getriebe) stufen zu benötigen. Ein weiterer Vorteil wäre gegeben, wenn die verbesserte Einbaubarkeit bei Montage oder Demontage der WEA gewährleistet wäre. Dies wäre dann der Fall, wenn man nur noch eine im wesentlichen geschlossene Energieübertragungseinheit verwenden würde, beinhaltend alle kraftübertragenden Elemente, eventuell unter separater Ausführung der nachträglich anbaubaren oder anflanschbaren Hydraulikmodule oder Elektromodule.
Aufgabe der Erfindung ist es also, diese Erfindungsgedanken best möglichst zusammenzufügen und zu realisieren in einem vorteilhaften Gesamtmodul mit Mittenfreiheit und somit erhöhter Zugänglichkeit zur möglichst direkten Energieübertragung für moderne Energieanlagen, insbesondere WEAs. Dies könnte leicht ein- und ausgebaut werden und ist somit modular in die Gesamtanlage intergrierbar ist. Die Summe der genannten Nachteile des theoretisch angedachten des Konzepts der RWTH Aachen in Betracht ziehend, und diese verbindend mit der Summe der möglichen Verbesserungen und Vorteile, ergibt sich die im Folgenden beschriebene Erfindung, welche im Gegensatz zu vorgenanntem technisch-praktisch unter wesentlich verbesserten Service- und Montagebedingungen einsetzbar ist und somit marktfähiger ist.
Im Folgenden wird von der Definition ausgegangen, dass ein sogenanntes „Ritzel” das kleinere bewegte Rad einer „Zahn-Zahnlücken-Paarung ist”: Insbesondere wird im Sinne der Erfindung vorgeschlagen, anstatt der Stirnräder in jedem Fall wesentlich kleiner bauende Ritzel zu verwenden. Die Begriffe „Wälzlager” und „Großwälzlager” betreffen jeweils Momentenlager des Maschinen- und Anlagenbaus, welche so wohl Axial-, Radial- als auch Kippmomentbelastungen aufnehmen können. Um exakt diese Momentenlager handelt es sich in dieser vorliegenden Erfindung. Die Begriffe „Umhausung” und „Gondelumhausung” stehen für den Maschinenträger der Energieanlage.
Insgesamt gesehen handelt es sich bei der Erfindung also nicht um eine Zusammenschaltung von Einzelkomponenten und Kombinationen, wie im Stand der Technik vorbeschrieben, sondern um eine zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe, insbesondere als einbaufertige Gesamtanordnung.
Die hier vorliegende Erfindung als Teil einer Energieanlage, als einbaufertige Gesamtanordnung zur Übertragung von Energie aus mechanischen Kräften und Momenten von Antriebsseite zur Abtriebsseite, verfügt dabei über mindestens einen Hauptwälzlagerring, insbesondere als Innen- oder Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers oder Momentenlagers, und verfügt über mindestens einen die Abtriebsenergie weiterleitenden Hauptwälzlagerring, insbesondere als Innen- oder Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers oder Momentenlagers, und verfügt weiterhin über mindestens eine Laufbahn mit Wälzkörpern, wobei die jeweils mindestens eine Laufbahn die Hauptwälzlagerringe gegeneinander verdrehbar lagert. Charakteristisch ist, dass exakt eines der zur Übertragung von Energie aus mechanischen Kräften und Momenten von Antriebsseite zur Abtriebsseite vorhandenen Maschinenelemente (exakt einer der Hauptwälzlagerringe) verzahnt ist und gleichzeitig mindestens eine der genannten Laufbahnen trägt.
Insbesondere charakteristisch ist auch, dass die Energieübertragungsbaugruppe Mittenfreiheit besitzt. Demnach ist die erfindungsgemäße Energieübertragungsbaugruppe mit Ausnahme von einer zentralen Öffnung um ihre Mittenachse im Wesentlichen mindestens einseitig Gehäuse umschlossen. So können bei dieser mittenfreien Ausführung vereinfachter Zugang zur Nabe sichergestellt werden. In dieser Mitte können ebenso Steuerleitungen, et cetera platziert werden. Bei großen Ausführungen der Erfindung ist die Nabe durch die Mittendurchführung so begehbar, dass ein Servicetechniker von der Seite des Maschinenträgers bis zur Nabe, ausgehend von der freien Mitte, alle wesentlichen Teile der Energieanlage oder der einbaufertige Gesamtanordnung erreichen kann.
Diese Mittenfreiheit ermöglicht und bedingt gleichermaßen insbesondere eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kraftübertragung von Antriebsseite zur Abtriebsseite, nämlich so, dass exakt einer dieser Hauptwätzlagerringe die Kräfte und Momente der Antriebsseite auf die Abtriebsseite aufnimmt und exakt dieser eine Hauptwälzlagerring diese Kräfte und Momente überträgt durch direkt an diesem Hauptwälzlagerring angebrachte nebeneinandergereihte und um die Mittenachse ringförmig angeordnete verzahnte und kämmende Elemente, insbesondere in Form einer in diesen Hauptwälzlagerring eingebrachten und ringartig umlaufenden Verzahnung. Die Verwendung dieses einen Maschinenelementes, das gleichzeitig mit den Ritzeln kämmt und eine Laufbahn trägt stellt eine optimale Form der Erfindungslösung das, welche kompakter baut als jeglicher Stand der Technik.
Diese mittenfreie Gesamtanordnung als Teil einer Energieanlage, insbesondere einer Windenergieanlage, zur Übertragung von Energie aus mechanischen Kräften und Momenten von Antriebsseite zur Abtriebsseite ausgestaltete Erfindung wird dabei zwischen Nabe und Maschinenträger (Turnseite) eingesetzt, wobei die Energieübertragungsbaugruppe mit Ausnahme von einer zentralen Öffnung um ihre Mittenachse im Wesentlichen mindestens einseitig Gehäuse umschlossen ist.
Insbesondere vorhanden ist der mindestens eine Hauptwälzlagerring, insbesondere als Innen- oder Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers, sowie mindestens ein die Abtriebsenergie weiterleitender Hauptwälzlagerring, insbesondere als Innen- oder Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers, sowie mindestens eine Laufbahn mit Wälzkörpern, wobei die jeweils mindestens eine Laufbahn die Hauptwälzlagerringe gegeneinander verdrehbar lagert, unter Ausbildung eines Lagerspaltes X.
Einer dieser Hauptwälzlagerringe wird dabei die Kräfte und Momente der Antriebsseite auf die Abtriebsseite aufnehmen und übertragen durch direkt am Hauptwälzlagerring angebrachte nebeneinandergereihte und um die Mittenachse ringförmig angeordnete verzahnte und kämmende Elemente, insbesondere in Form einer in diesen Hauptwälzlagerring eingebrachte und ringartig umlaufende Verzahnung.
Dabei ist mindestens ein Hauptwälzlagerring mit dem Gehäuseteil auf der Abtriebsseite, und insbesondere beispielsweise auch mit dem Maschinenträger beziehungsweise der Gondelumhausung einer Windenergieanlage, gekoppelt oder koppelbar. Ebenso ist mindestens ein Hauptwälzlagerring mit der Antriebsseite, insbesondere beispielsweise mit der Nabe einer Windenergieanlage, gekoppelt oder koppelbar.
Besonders charakteristisch kennzeichnend im Sinne der Erfindung ist, dass um die Mittenachse angeordnet sind mehrere an dem Gehäuseteil auf der Abtriebsseite fest angebrachte oder fest anbringbare, aber um jeweils deren eigene Symmetrieachse drehbar gelagerte, Ritzel, wobei jedes dieser Ritzel von der Mittenachse in etwa den gleichen Abstand besitzt, um symmetrische Lastverteilung zu unterstützen und die Ausbildung von exzentrischen Belastungsmomenten zu vermeiden.
Ebenso im Sinne der Erfindung ist, dass jedes dieser drehbar gelagerten Ritzel jeweils direkt angetrieben wird von den direkt am Hauptwälzlagerring angebrachten nebeneinandergereihten und um die Mittenachse ringförmig angeordnete verzahnte und kämmende Elementen.
Um die Kraftübertragung auf der Abtriebsseite ringförmig um die Mittenachse der Energieanlage zu gestalten und somit eine möglichst symmetrische Kraft- und Momenten verteilung sicherzustellen ergibt dabei ein gedachter gleichmäßiger Polygonzug zur Verbindung aller gedachten Symmetriemittelpunkte jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel ein Vieleck, welches sich einer Ringform stärker annähert als ein Viereck.
Insbesondere verfügt jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel über mittleres Gewicht und mittlere Abmessungen, Insbesondere um eine rasche Austauschbarkeit im Betrieb zu gewährleisten. Die Stärke des Gehäuseteils kann dort, wo die Ritzel positioniert sind, mindestens 5 mm betragen, meist jedoch in etwa zwischen 50 mm bis 150 mm, im großen und schweren Anlagenfomen auch bis zu 250 mm. Es sind mehr als vier derartiger Ritzel vorhanden, beispielsweise acht oder mehr derartiger Ritzel, im zumeist jedoch zehn oder mehr dieser derartigen Ritzel, welche (wie vorgenannt) konzentrisch und symmetrisch um die Mittenachse der WEA angeordnet sind. Zudem sind diese Ritzel zueinander gleichmäßig beabstandet, wobei der Abstandswinkel mit Winkel PHI bezeichnet wird. Wenn zehn konzentrische Ritzel vorhanden wären, welche gleichmäßig voneinander beabstandet wären, so würde dieser Winkel jeweils 36 Grad betragen.
Die vorhandenen Ritzel werden erfindungsgemäß identische Abmessung und Bauform besitzen, insbesondere eine zylindrische Bauform mit Außendurchmesser von mindestens 100 mm, beispielsweise jedoch mehr als 200 mm, oder auch jedoch etwa zwischen 200 mm bis 400 mm betragen bei einer gleichzeitigen Bauhöhe von mindestens 100 mm, oder auch von mehr als 250 mm, oder etwa jedoch auch eine Bauhöhe von etwa 300 mm bis 500 mm aufweisen.
Diese Ritzel verfügen jeweils auf mindestens einer der Stirnseiten über eine zentrale konzentrische Öffnung, die geeignet ist um eine zentrisch angeordnete Welle passgenau aufzunehmen und rotationssteif zu befestigen, mit der Absicht Drehbewegungen übertragen zu können. Jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel sieht an mindestens an einer Stelle seiner Umfangskontur, insbesondere jedoch an zwei unterschiedlichen Orten (oben und unten) an der Umfangskontur, Befestigungsmöglichkeiten vor, wo die Anbringung je eines Ritzellagers möglich ist, insbesondere als Drehverbindungslager.
Insbesondere die Anbringung einer antriebsseitigen Ritzellagerung sowie einer abtriebsseitigen naben-/turmseitigen Lagerung auf der gondelseitigen Lage ist angedacht. Wichtig im Sinne dieser Lagerung(en) ist es, dass diese Lagerungen weder die umlaufenden kämmenden Elemente des Ritzels berühren, noch kontaktieren, sondern von den umlaufenden kämmenden Elements des jeweiligen Ritzels geeignet beabstandet sind.
Die vorhandenen Ritzel sind erfindungsgemäß jeweils direkt gekoppelt oder koppelbar, insbesondere jeweils über eine separate Welle gekoppelt oder koppelbar, mit mindestens einer abtriebsseitig an dem Gehäuseteil anbringbaren oder einbringbaren oder anflanschbaren Kraftwandlungseinheit (Aggregat), wie beispielsweise einem Hydraulikmodul oder einer Pumpe oder auch einem Elektrikmodul, als jeweiliges Kraftwandleraggregat. Diesen Kraftwandlern ist in einer besonderen Ausgestaltungsform im Sinne der Erfindung gemein, dass sie als hydraulische Pumpen zur Förderung von Fluidmedien, beispielsweise hoch- oder niedrigviskose Fluidmedien, insbesondere Öl, ausgestaltet sein können.
Jede dieser derartig vorhandenen Kraftwandlungseinheiten beziehungsweise Kraftwandler (Aggregate) hat im Sinne der Erfindung mittleres Gewicht und mittlere Abmessungen, insbesondere um eine rasche Austauschbarkeit im Betrieb zu gewährleisten und somit die Servicefähigkeit zu erhöhen. Um dies zu ermöglichen, empfiehlt sich im Sinne der Erfindung auch eine speziell auf die Erfindung angepasste Montierbarkeit der Kraftwandler (Aggregate).
Derartig vorhandene Kraftwandlungseinheiten sind mittels einer geeigneten Trägerkonstruktion, insbesondere mittels eines Flansches, so an dem Gehäuseteil anbringbar oder einbringbar oder anflanschbar sind, dass eine zentrisch angeordnete Welle durch die Mitte dieser Trägerkonstruktion eingebracht werden kann. Diese genannte zentrisch angeordnete Welle rotiert jeweils um die gemeinsame Rotationsachse von Ritzel und Kraftwandler, insbesondere mit der Absicht, um auf diese Weise die Drehbewegungen im Sinne der Erfindung zu übertragen.
Die soeben genannnte Trägerkonstuktion an sich ist direkt auf dem Gehäuseteil anbringbar oder einbringbar oder anflanschbar, sodass die Befestigung mit herkömmlichen Verbindungselementen gestaltet werden kann, gegebenenfalls mittels wieder lösbaren Verbindungselementen wie insbesondere Schraubverbindungen und gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung geeigneter Dichtungsmaterialien zur Abdichtung vorhandene Fluidmedien.
Jeweils zwischen einer Trägerkonstruktion und dem jeweiligen Ritzel kann mindestens ein umlaufender Ring vorhanden sein, insbesondere Klemmring zur Lagestabilisierung der Ritzellagerung oder auch Dichtring zur Abdichtung. Dabei ist dessen Ringmittelpunkt gleich mit der Rotationsachse der vom Ring umfassten, wie vorgenannte beschriebenen, Welle.
Die erfindungsgemäße Energieübertragungseinheit betrachtend lässt sich feststellen, dass dessen mindestens einseitig geschlossenes Gehäuse mit einer zentralen Öffnung um dessen Mittenachse einstückig oder gar mehrstückig ausgeführt sein kann, wobei die mehrstückige Ausgestaltungsform mindestens eine Abdeckplatte enthält, die mit dem Gehäuseteil verbunden werden kann. Diese mindestens eine Abdeckplatte kann von geringerer Stärke sein als das Gehäuseteil, insbesondere von geringerer Stärke als 50 mm, und wobei diese Abdeckplatte mit dem Gehäuseteil lösbar verbunden sein kann, insbesondere mittels Schraubverbindungen lösbar verbunden sein kann. Erfindungsgemäß denkbar ist aber auch, alles aus einem Guss zu gestalten, sodass diese Platte gar unlösbar von dem Gehäuseteil ist und vielmehr als eine Einheit ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Energieübertragungsbaugruppe kann auf einer ersten Seite über eine zentrale, beispielsweise ringförmige, Öffnung verfügen, wobei diese Öffnung in der Regel zentrisch um eine Mittenachse angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite, einer zweiten Seite, insbesondere auf der Gegenseite, kann eine zweite Abdeckplatte parallel zur Gehäusekontur der ersten Seite, vorhanden sein. Diese zweite Abdeckplatte kann dabei von geringerer Stärke sein als das Gehäuseteil, beispielsweise von geringerer Stärke als 50 mm, und diese Abdeckplatte kann mit dem Gehäuseteil lösbar verbunden sein, oder aber auch insbesondere mittels Schraubverbindungen lösbar verbunden sein. Auch hier ist es erfindungsgemäß möglich, alles aus einem Guss zu gestalten.
Weiterhin charakteristisch für die Erfindung ist, dass dieser parallele Abstand zwischen der äußeren Gehäusekontur der ersten Seite und der äußeren Gehäusekontur auf der zweiten (gegenüberliegenden) Seite höchstens das doppelte Maß betragen sollte wie die im Innenraum zwischen beiden Gehäusekonturen vorhandene Bauhöhe jedes Ritzels beträgt. Beispielsweise oder insbesondere ist diese erfindungsgemäße ringförmige Energieübertragungsbaugruppe zwischen den beiden äußeren Gehäusekonturen etwa zwischen etwa 200 mm und etwa 1000 mm breit.
Bemerkenswert ist auch das Ritzelgehäuse: Ein Ritzel, insbesondere jedes einzelne der vorhandenen Ritzel, wird durch jeweils ein separates Ritzelgehäuse teilumschlossen, beispielsweise aber mindestens aber radial von Seiten der Mittenachse so geschlossen, dass das jeweilige Ritzel räumlich getrennt ist gegen körperliche Eingriffe vom radialen Zentrum der zylinder- oder ringförmigen Gesamtanordnung. insbesondere soll die Schutzwirkung so sein, dass das Ritzelgehäuse im Wesentlichen nur Eingriffe auf Seiten der kämmenden Elemente ermöglicht. Das jeweilige Ritzelgehäuse ist in der Regel einteilig oder gar mehrteilig ausgeführt, insbesondere ist möglich eine Ausführung als ein um die Mittenachse konzentrischer Gehäusering. Dieser ist an dem Gehäuseteil anbringbar, beispielsweise abschraubbar oder anflanschbar. Dieser Gehäusering für die Ritzel kann auch gar als eine konzentrisch ausladende Verlängerung des Gehäuseteils an sich ausgeführt sein, welches in diesem Sinne als ein ausladendes Gussteil ausgeführt sein kann.
Die Bohrungen sind dann exakt dort, wo die Ritzel bei der Montage oder Demontage hindurch gesteckt werden sollen. Das vorhandene Ritzelgehäuse, entweder als vorgenannter einteiliger Gehäusering oder auch in Ausführung als mehrere jeweils separate Ritzelgehäuse, sind dabei mit der zweiten Abdeckplatte nicht körperlich verbunden. Vielmehr ist stets elf Spalt vorhanden.
Die erfindungsgemäße Energieübertragungsbaugruppe verfügt über mehrere gegeneinander drehbare Hauptwälzlagerringe, welche die Kraftübertragung erst ermöglichen. Mindestens ein Hauptwälzlagerring ist dabei ausgestaltet als verzahnter Innenring eines Großwälzlagers, beispielsweise eines mehrreihigen Wälzlagers, welcher mit der Nabe der Energieanlage verbunden ist. Diese Verbindung besteht im wesentlichen an mehreren Koppelstellen auf einem konzentrischen Ring um die Mittenachse mit der Nabe.
Ein zweiter Hauptwälzlagerring ist ausgestaltet als ein nicht verzahnter Außenring desselben Großwälzlagers, insbesondere welcher gegebenenfalls aus mehreren Teilen zusammengefügt sein kann (aber nicht muss). Beide dieser genannten Hauptwälzlagerringe sind unter Ausbildung eines Spaltes X gegeneinander verdrehbar gelagert. Diesen Spalt abdichtend ist ein Dichtungssystem vorhanden, welches als ringförmiges Dichtungssystem, beispielsweise beinhaltend mindestens einen umlaufenden Dichtungsring mit jeweils mindestens einer Dichtlippe, oder aber auch aus einem System beinhaltend zwei oder mehr radial nebeneinander gelagerte Dichtungsringe, ausgeführt ist.
Erfindungsgemäß ist beispielsweise der oben erstgenannte Hauptwälzlagerring ausgestaltet als verzahnter Innenring eines Großwälzlagers, insbesondere eines dreireihigen Rollenlagers. Diesem Beispiel folgend ist ein zweiter Hauptwälzlagerring demnach ausgestaltet ist als nicht verzahnter Außenring desselben Großwälzlagers, wobei beispielsweise dieser zweite Hauptwälzlagerring mit dem Gehäuseteil und mit der Umhausung oder dem Maschinenträger der Energieanlage verbunden ist, insbesondere an mehreren Anschraubstellen auf einem konzentrischen Ring um die Mittenachse mit dem Gehäuseteil sowie mit dieser Umhausung verschraubt ist.
Erfindungsgemäß kann (muss aber nicht) das Gehäuseteil als ein integraler Bestandteil eines Hauptwälzlagerringes dieses Großwälzlagers ausgeführt sein und wäre somit formschlüssig oder kraftschlüssig oder form- und kraftschlüssig mit diesem Hauptwälzlagerring gekoppelt oder zumindest koppelbar ausgeführt.
Es liegt ebenso in einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung nahe, dass das Gehäuseteil als dynamisch belasteter Bestandteil eines Hauptwälzlagerringes eines Großwälzlagers ausgeführt ist, auf dessen Laufbahn die Wälzkörper, wie etwa Rollen, Kugel, Zylinder, Tonnen, oder Kegelförmige Wälzkörper abrollen. Wenn das genannte Gehäuseteil als ein integraler Bestandteil eines unverzahnten Außenrings eines Großwälzlagers, beispielsweise eines dreireihigen Rollenlagers, ausgeführt ist, und somit formschlüssig oder kraftschlüssig oder form- und kraftschlüssig mit dem Außenring gekoppelt ist oder zumindest koppelbar ist, so kann es sogar gemeinsam mit dem verzahnten Außenrings dieses Großwälzlagers als ein einziges, zusammenschraubbares, Teil ausgeführt sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt:
1 einen Radialschnitt in der Ebene B-B (vgl. 6) durch das äußere Segment der zylinder- oder ringförmigen Energieübertragungsbaugruppe, mit anflanschbaren Ritzelgehäusen,
2 einen Radialschnitt in der Ebene B-B (vgl. 6) durch das äußere Segment als weiteres Ausführungsbeispiel, wobei das Gehäuseteil hier einen integralen Bestandteil des Wälzlagers bildet, da darauf eine Reihe von Wälzkörpern, beispielsweise Rollenkörpern, abrollen,
3 einen Radialschnitt in der Ebene B-B (vgl. 6) durch das äußere Segment als weiteres Ausführungsbeispiel, mit einem geschlossenen Ritzelgehäusering, der integraler Bestandteil des Gehäuseteiles ist,
4a ein erfindungsgemäßes Ritzel in Draufsicht,
4b ein erfindungsgemäßes Ritzel in perspektivischer Darstellung mit Vollschnitt in der Ebene A-A,
4c ein erfindungsgemäßes Ritzel in Seitenansicht als Vollschnitt in der Ebene A-A,
5 eine Ausführungsform der zylinder- oder ringförmigen Energieübertragungsbaugruppe in perspektivischer Darstellung, mit Blick aus Richtung der Antriebsseite, schematisch dargestellt ohne Abdeckplatte und ohne Ritzelgehäuse, den Blick frei gebend auf die Ritzel,
6 eine Ausführungsform der zylinder- oder ringförmigen Energieübertragungsbaugruppe in perspektivischer Darstellung als Gegenseite zur 5, mit Blick aus Richtung der Abtriebsseite, schematisch dargestellt, mit zusätzlichen Bezeichnern und Markierung der Schnittebene B-B,
7 eine Ausführungsform der zylinder- oder ringförmigen Energieübertragungsbaugruppe, in perspektivischer Darstellung als Gegenseite zur 5, mit Blick aus Richtung der Abtriebsseite, schematisch dargestellt, mit zusätzlichen Bezeichnern.
Nur schematisch angedeutet aus Gründen der Übersichtlichkeit sind im Folgenden die Umhausung (Gondelumhausung) sowie Kraftwandlungseinheiten (Aggregat; Motor; Pumpe) und die Nabe, demnach also die Positionen 7, 17 und 30.
5 und 6 sowie 1 und 2 sowie 3 zeigen beispielhaft eine mögliche Version der erfindungsgemäßen zylinder- oder ringförmigen Energieübertragungsbaugruppe (1), insbesondere als einbaufertige Gesamtanordnung (1), als Teil einer Energieanlage zur Übertagung von Energie aus mechanischen Kräften und Momenten von Antriebsseite (AN) zur Abtriebsseite (AB). Die Energieübertragungsbaugruppe (1) ist mit Ausnahme von einer zentralen Öffnung (10) um ihre Mittenachse (2) im Wesentlichen mindestens einseitig Gehäuse (11) umschlossen. Darin vorhanden sind ein Hauptwälzlagerring (4), insbesondere hier als verzahnter Innenring (13) eines mehrreihigen Großwälzlagers, sowie ein die Abtriebsenergie weiterleitender Hauptwälzlagerring (5'; 5), insbesondere hier als unverzahnter Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers. Es sind beispielhaft drei Laufbahnen (29) mit Wälzkörpern (6) vorhanden. Die Laufbahnen (29) mit Wälzkörpern (6) lagern die Hauptwälzlagerringe (4; 5; 5') gegeneinander verdrehbar. Der verzahnte Innenring ist mit dem Zahnring einteilig ausgeführt und nimmt die Momente der Abtriebsseite (AN) auf und überträgt diese durch die genannte ringartig umlaufenden Verzahnung (13) auf mehrere Ritzel (8). Der unverzahnte Außering ist mit dem Gehäuseteil (11) auf der Abtriebsseite (AB), und insbesondere auch mit dem Maschinenträger beziehungsweise der Umhausung (7) der Energieanlage verbunden oder koppelbar. Der verzantne Innenring (13) ist hier beispielhaft mit der Antriebsseite (AN), insbesondere mit der Nabe (30) einer Windenergieanlage, gekoppelt ist oder koppelbar.
Die genannten Zeichnungen 5 und 6 sowie 1 und 2 zeigen weiterhin, dass um die Mittenachse (2) angeordnet sind mehrere an dem Gehäuseteil (11) auf der Abtriebsseite (AB) fest angebrachte oder fest anbringbare, aber um jeweils deren eigene Symmetrieachse (3) drehbar gelagerte, Ritzel (8) gemäß dem Erfindungsgedanken. Jedes dieser Ritzel (8) hat von der Mittenachse (2) in etwa den gleichen Abstand (K), und jedes dieser Ritzel (8) wird direkt angetrieben, ohne Zwischen(getriebe)stufen, von den direkt am Hauptwälzlagerring (4) angebrachten verzahnten und kämmenden Elementen (12) des Zahnrings (13).
In 6 dargestellt ist der gedachte Polygonzug (P) zur Verbindung aller gedachten Symmetriemittelpunkte (3) zwischen allen Ritzeln (8). Dieser Polygonzug ergibt ein in etwa ringförmiges Vieleck (P). Diese symmetrische Anordnung wurde erfindungsgemäß gewählt, um eine möglichst gleichmäßige (konzentrische) Momentenbelastung um die Mittenachse zu ermöglichen und ist somit besser als etwa viereckige Polygonzüge.
4a bis 4c in Verbindung mit dem Einbauzustand nach 1 sowie 2 sowie 3 zeigen Beispiele der erfindungsgemäß vorhandenen Ritzel (8) und deren Abmessungen in Bauteildurchmesser (DR) und Bauteilhöhe (BR). Es sind in allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gestaltung mehr als vier derartiger Ritzel (8) vorhanden. Die derartigen Ritzel (8) sind (vgl. 5 bis 7) konzentrisch und symmetrisch um die Mittenachse (2) angeordnet sind und diese zueinander gleichmäßig beanstandet (E). Wenn zehn Ritzel (8) vorhanden sind und diese zueinander gleichmäßig beabstandet (E) sind, ergibt sich ein Zwischenwinkel (PHI) von jeweils 36 Grad. In 3 sowie 2 und 1 gut zu erkennen ist, die Stärke (SG) des Gehäuseteils (11) dort, wo die Ritzel (8) positioniert sind.
Ebenso zeigen 4a, 4b, 4c in Verbindung mit dem Einbauzustand nach 1 und 2 zeigen, dass jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel (8) mindestens auf einer Seite eine zentrale konzentrische Öffnung (27) hat, wo eine zentrisch angeordnete Welle (9) passgenau aufgenommen und rotationssteif befestigt werden kann. Man kann hier auch beispielhaft erkennen, wie ein jedes vorhandenen Ritzel (8) mindestens an einer Stelle (U1) seiner Umfangskontur, insbesondere jedoch an zwei unterschiedlichen Orten (U1; U2) an der Umfangskontur, Befestigungsmöglichkeiten vorsieht zur Anbringung je eines Ritzellagers (14; 15). Dargestellt sind eine antriebsseitigen Lagerung (14), insbesondere eine nebenseitige Lagerung (14), und eine abtriebsseitige Lagerung (15), insbesondere einer maschinenträger- oder gondelseitige Lagerung (15). Diese Ritzellagerungen (14; 15) kontaktieren oder berühren die umlaufenden kämmenden Elemente des Ritzels (16) nicht. Ebenso wenig kontaktieren diese Ritzellagerungen (14; 15) die zahnförmigen Elemente (12) beziehungsweise den Zahnring (13) an sich.
1 und 2 und 3 machen andeutungsweise erkennbar, dass in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel (8) jeweils direkt gekoppelt ist oder koppelbar ist, insbesondere jeweils über eine separate Welle (9) gekoppelt ist oder koppelbar ist, mit je einer abtriebsseitig (AB) an dem Gehäuseteil (11) anbringbaren oder einbringbaren Kraftwandlungseinheit (17) (Aggregat). Es kann sich dabei um ein Hydraulikaggregat, ein Hydraulikmodul oder auch um einen elektrischen Kraftwandler handeln. Sofern in einer Ausführungsform Hydraulikaggregate vorkommen, beispielsweise Pumpen zur Förderung von Fluidmedien, beispielsweise hoch- oder niedrigviskose Fluidmedien, insbesondere Öl, so wäre der vorbenannte Kraftwandler eine Öl- oder Hydraulikpumpe.
Ebenso aus 1 und 2 und 3 lässt sich beispielhaft die Information entnehmen, dass derartig vorhandene Kraftwandlungseinheiten (17) mittels einer geeigneten Trägerkonstruktion (18) beispielsweise oder insbesondere mittels eines Flansches (28) so an dem Gehäuseteil (11) anbringbar oder einbringbar ist, dass eine zentrisch angeordnete Welle (9), mit der Absicht Drehbewegungen übertragen zu können, durch die Mitte dieser Trägerkonstruktion (18) eingebracht werden kann. Diese zentrisch angeordnete Welle (9) rotiert dann um die gemeinsame Rotationsachse (3) von Ritzel (8) und Kraftwandler (17) mit der Absicht, um Drehbewegungen zu übertragen.
Wie 1 und 2 und 3 ferner beispielhaft gezeigt wird, ist die Trägerkonstuktion (18) direkt auf dem Gehäuseteil (11) anbringbar oder einbringbar oder anflanschbar. Dessen Befestigung kann mit herkömmlichen Verbindungselementen (31) gestaltet werden, gegebenenfalls können mittels wieder lösbaren Verbindungselementen (31) wie Schraubverbindungen (31) verwendet werden. Im Falle von der Verwendung von Öl können gegebenenfalls zusätzlich geeigneter Dichtungsmaterialien zur Abdichtung gegen vorhandene Fluidmedien zwischen Flansch (28) der Trägerkonstruktion und dem Gehäuseteil (11) verwendet werden. Ebenso ist es möglich, dass zwischen der angedeuteten Welle (9) und der Trägerkonstruktion (18) separate Wellen(dicht)ringe eingesetzt werden. Zwischen einer Trägerkonstruktion (18) und dem jeweiligen Ritzel (8) kann mindestens ein umlaufender Ring (20) vorhanden sind, insbesondere Klemmring (20) zur Lagestabilisierung der Ritzellagerung (15) oder auch Dichtring (20) zur zusätzlichen Abdichtung. Der Kreismittelpunkt eines solchen Ringes ist sodann gleich der Rotationsachse (3) der vom Ring umgebenen Welle (9).
In 5 und 6 und 7 ist je beispielhaft aufgezeigt, dass das im Wesentlichen mindestens an einer Seite geschlossene Gehäuse (11) eine erfindungsgemäße zentralen Öffnung (10) um eine Mittenachse (2) hat, welche Mittenfreiheit der Gesamtanordnung (1) sicherstellt. Das Gehäuse (11) kann einstückig oder gar mehrstückig ausgeführt sein. Es kann eine schließende Abdeckplatte (21) vorhanden sein, siehe (1 und 2 und 3) die mit dem Gehäuseteil (11) verbunden werden kann. Diese Platte (21) kann von geringerer Stärke ist als das Gehäuseteil (11) sein, insbesondere von geringerer Stärke als 50 mm. Die Abdeckplatte (21) ist mit dem Gehäuseteil (11) lösbar verbunden, beispielsweise mittels Schraubverbindungen verbunden. Erfindungsgemäß wäre auch eine unlösbare Verbindung zwischen Gehäuseteil (11) und der Platte (21). Parallel zur sich senkrecht zur Mittenachse (2) erstreckenden Gehäusekontur (GA) der ersten Seite, also auch parallel zur Ebene in welcher die beispielhaft vorbenannte Platte (21) vorhanden ist, kann auf einer zweiten Seite, insbesondere auf der Gegenseite, eine zweite Abdeckplatte (22) vorhanden sein. Diese zweite Abdeckplatte (22) kann zumeist von geringerer Stärke sein als das Gehäuseteil (11), insbesondere von geringerer Stärke als 50 mm. Diese Abdeckplatte (22) kann mit dem Gehäuseteil (11) lösbar verbunden sein kann, beispielsweise durch, aber denkbar im Sinne der Erfindung ist auch eine unlösbare Verbindung zwischen Gehäuseteil (11) und der Platte (21).
In 3 wird ein Abstand (L) zwischen der äußeren Gehäusekontur (GA) der ersten Seite und der äußeren Gehäusekontur (GZ) auf der zweiten, gegenüberliegenden, Seite definiert. Erfindungsgemäß ist dieser höchstens das Doppelte Maß betragend wie die im Innenraum zwischen beiden Gehäusekonturen (GA; GZ) vorhandene Bauhöhe (BR) eines Ritzels. Beispielgemäß ist die Ausdehnung (1) der Gesamtanordnung (1) in dieser axialen Richtung zwischen etwa 200 mm und höchstens 1000 mm breit.
1 und 2 zeigen beispielhaft, dass jeweils ein Ritzel (8), insbesondere jedes einzelne der vorhandenen Ritzel (8), durch jeweils ein separates Ritzelgehäuse (23) teil umschlossen ist, insbesondere mindestens aber radial von Seiten der Mittenachse (2) geschlossen ist, sodass das jeweilige Ritzel (8) räumlich getrennt ist gegen körperliche Eingriffe. Somit werden insbesondere nur Eingriffe auf Seiten der kämmenden Elemente (12; 16) ermöglicht. Eingriffe in die Verzahnung des Ritzels (16) von Seiten der der Mittenachse (2) werden durch dieses Ritzelgehäuse unterbunden.
In 1 wird als Beispiel gezeigt, dass das jeweilige Ritzelgehäuse (13; 24) auf das Gehäuseteil anschraubbar (19) oder anflanschbar (25; 19) ausgeführt sein kann. Beispielgemäß könnte es aber auch angeschweißt werden (siehe 2), wodurch man sich Schrauben und einen breiten Flansch (25) einsparen würde. Insbesondere in der Ausführung als ein konzentrischer Gehäusering (24) wäre es überdies erfindungsdgemäß denkbar, (siehe 3) diesen Ring (24) als ausladende axiale Verlängerung des Gehäusteils (11) an sich auszugestalten. Das Resultat ist ein ausladendes Gussteil mit mehreren konzentrisch angeordneten Bohrungen an jenen Stellen, an welchen die Ritzel (8) positioniert sind (vgl. 5 bis 7).
1 und 2 und 3 zeigen, dass das vorhandene Ritzelgehäuse (23; 24) mit der zweiten Abdeckplatte (22) nicht körperlich verbunden ist, vielmehr stets durch einen vorhandenen Spalt (5) getrennt ist. In den Beispielen sind dreireihige Zylinder-/Rollenwälzlager aufgezeigt. Der eine Hauptwälzlagerring (4) ist ausgestaltet als verzahnter Innenring (13 welcher mit der Nabe (30, schematisch angedeutet) einer Windenergieanlage verbunden ist. Der nicht verzahnte Hauptwälzlagerring (5) besteht beispielsweise, vgl. 3, hierbei aus mehreren Teilen (5, 5') welche zusammengefügt sind. Den Spalt (X) zwischen den beiden Hauptwälzlagerringen (5; 4) abdichtend ist ein herkömmliches Dichtungssystem (26) als ringförmiges Dichtungssystem. Werkstoffe hierfür sind beispielsweise die gängigen Materialien wie FPM, ECO, NBR, et cetera... auch andere, ähnliche kautschukbasierten Werkstoffe, geeignet. Dieses System (26) beinhaltet mindestens einen umlaufenden Dichtungsring mit jeweils mindestens einer Dichtlippe. Mehrteilige Ausführungen, beinhaltend zwei oder mehr radial nebeneinander gelagerte Dichtungsringe, sind ebenfalls im Sinne der Erfindung denkbar.
Es bietet sich, vgl. 1 sowie 2 sowie 3 beispielweise auch an, das Gehäuseteil (11) gemeinsam mit dem verzahnten Außenrings (5) eines Großwälzlagers als ein Teil auszuführen, entweder als ein einstückiges Gesamtteil, oder als mehrstückiges Teil, welches durch geeignete Mittel, etwa durch Schrauben in gemeinsamen Verbindungsbohrungen (32) zusammengefügt werden kann.
Letztlich offenbart 2 beispielhaft, dass das Gehäuseteil (11) als ein integraler Bestandteil (5''') eines Hauptwälzlagerringes (5) eines Großwälzlagers ausgeführt sein kann. Dann ist dieses Teil (11; 5''') formschlüssig oder kraftschlüssig oder form- und kraftschlüssig mit diesem Hauptwälzlagerring (5) gekoppelt oder koppelbar. Dieses Gehäuseteil kann auch als dynamisch belasteter Bestandteil eines Hauptwalzlagerringes eines Großwälzlagers ausgeführt werden, auf dessen Laufbahn (29) Wälzkörper (6) abrollen.
Bezugszeichenliste

1: Gesamtanordnung; Energieübertragungsbaugruppe
2: Mittenachse der Energieanlage
3: Symmetrieachse; Rotationsachse
4: erster Hauptwälzlagerring
5, 5': zweiter Hauptwälzlagerring
6: Wälzkörper
7: Maschinenträger; Umhausung
8: Ritzel
9: Welle des angeschlossenen Kraftwandlers
10: zentrale Öffnung
11, 5''': Gehäuseteil
12: verzahntes und kämmendes Element
13: Verzahnung; Zahnring
14: antriebsseitiges Ritzellager
15: abtriebsseitiges Ritzellager
16: kämmendes Element (des Ritzels)
17: Kraftwandler, Kraftwandlungseinheit
18: Trägerkonstruktion
19: Vorsehung für Verbindungselement
20: Klemmring, Dichtring
21: erste Abdeckplatte (abtriebsseitig)
22: zweite Abdeckplatte (antriebsseitig)
23: Ritzelgehäuse
24: Ritzelgehäuse
25: Flansch (des Ritzelgehäuses)
26: Dichtungssystem
27: zentrale konzentrische Öffnung
28: Flansch (der Trägerkonstruktion)
29: Laufbahn- oder Laufbahnreihe
30: Nabe
31: Vorsehung für Verbindungselement
32: Vorsehung für Verbindungselement
33: Vorsehung für Verbindungselement
U1: Umfangskontur (des Ritzels)
U2: Umfangskontur (des Ritzels)
S: Spalt
C: Ritzel-Cluster
C1: Erstes Ritzel-Cluster, symmetrisch
C2: Zweites Ritzel-Cluster, symmetrisch
L: Abstand
AN: Antriebsseite
AB: Abtriebsseite
P: (gedachter) Polygonzug
SG: Stärke des Gehäuseteils
PHI: Winkel der Beabstandung
DR: Außendurchmesser Ritzel
BR: Bauhöhe Ritzel
K: Abstand Ritzel zu Mittenachse
X: Spalt; Lagerspalt
E: Abstand Ritzelmittelpunkt zu Ritzelmittelpunkt
GA: Äußere Gehäusekontur der ersten Seite
GZ: Äußere Gehäusekontur der zweiten Seite; Gegenseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10318945 [0003]
EP 0811764 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

N. Vatheuer, J. Schmitz, H. Murrenhoff (eds). (2011). ATK 2011 – Vollhydrostatisches Hauptgetriebe für Windenergieanlagen – hydrostatic drive train in wind energy plants [0006]

Claims

Windenergieanlage, beinhaltend eine Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) zwischen Antriebsseite (AN) und Abtriebsseite (AB), insbesondere als einbaufertige Gesamtanordnung (1), beinhaltend mehrere Hauptwälzlagerringe (4; 5), gekennzeichnet dadurch, dass – exakt einer dieser Hauptwälzlagerringe (4; 5) ausgebildet ist als ein einstückiges Maschinenelement (4) in welches eine Innenverzahnung (12; 13) eingebracht ist, – wobei dieses einstückige Maschinenelement (4) über mindestens eine Laufbahn- oder Laufbahnreihe (29) für Wälzkörper (6) verfügt.
Windenergieanlage, beinhaltend eine Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Hauptwälzlagerringe (4; 5) und Wälzkörper (6) als Momentenlager ausgebildet ist, welches axiale und radiale Kräfte sowie Kippmomente aufnimmt.
Windenergieanlage, beinhaltend eine Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Koppelung der Hauptwälzlagerringe (4; 5) gemeinsam mit den Wälzkörpern (6) konzentrisch erfolgt, insbesondere als dreireihige Rollendrehverbindung ausgeführt ist.
Windenergieanlage, beinhaltend eine Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass: die Baugruppe (1), beinhaltend das innenverzahnte Maschinenelement (13; 4) mit mindestens einer Laufbahn- oder Laufbahnreihe (29) sowie Wälzkörper (6), mindestens einseitig Gehäuse (11) umschlossen ist.
Windenergieanlage, beinhaltend eine Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass: die Baugruppe (1) allseitig Gehäuse (11) umschlossen ist.
Windenergieanlage, beinhaltend eine Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass: die Baugruppe (1) eine konzentrische Öffnung (10) um die Mittenachse (2) besitzt.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1), insbesondere als einbaufertige Gesamtanordnung (1), als Teil einer Energieanlage, insbesondere einer Windenergieanlage, zur Übertragung von Energie aus mechanischen Kräften und Momenten von Antriebsseite (AN) zur Abtriebsseite (AB), beinhaltend mindestens einen Hauptwälzlagerring (4; 5), insbesondere als Innen- oder Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers, sowie beinhaltend mindestens einen die Abtriebsenergie weiterleitenden Hauptwälzlagerring (4; 5), insbesondere als Innen- oder Außenring eines mehrreihigen Großwälzlagers, sowie beinhaltend mindestens eine Laufbahn- oder Laufbahnreihe mit Wälzkörpern (6), wobei diese jeweils mindestens eine Laufbahn- oder Laufbahnreihe (29) die Hauptwälzlagerringe (4; 5) gegeneinander verdrehbar lagert, gekennzeichnet dadurch, dass: – exakt einer dieser Hauptwälzlagerringe (4; 5) ausgebildet ist als ein einstückiges Maschinenelement (4) in welches eine Innenverzahnung (12; 13) eingebracht ist, – und wobei dieses einstückiges Maschinenelement (4) über mindestens eine Laufbahn- oder Laufbahnreihe (29) für Wälzkörper (6) verfügt.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach Anspruch 7 gekennzeichnet dadurch, dass die Baugruppe (1) eine konzentrische Öffnung (10) um die Mittenachse (2) besitzt.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 gekennzeichnet dadurch, dass mindestens einer der Hauptwälzlagerringe (4; 5) mit dem Gehäuseteil (11) auf der Abtriebsseite (AB), und insbesondere auch mit der Gondelumhausung (7) einer Windenergieanlage, direkt oder indirekt gekoppelt ist oder koppelbar ist, und mindestens ein Hauptwälzlagerring (4; 5) mit der Antriebsseite (AN), insbesondere mit der Nabe (30) einer Windenergieanlage, direkt oder indirekt gekoppelt ist oder koppelbar ist.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach Anspruch 7, Anspruch 8 oder Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass um die Mittenachse (2) angeordnet sind mehrere an dem Gehäuseteil (11) auf der Abtriebsseite (AB) fest angebrachte oder fest anbringbare, aber um jeweils deren eigene Symmetrieachse (3) drehbar gelagerte, Ritzel (8), wobei jedes dieser Ritzel (8) von der Mittenachse (2) in etwa den gleichen Abstand (K) besitzt.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass jedes dieser drehbar gelagerten Ritzel (8) jeweils direkt angetrieben wird von den direkt am Hauptwälzlagerring (4; 5) angebrachten nebeneinandergereihten und um die Mittenachse (2) ringförmig angeordneten verzahnten und kämmenden Elementen (12) und wobei ein gedachter Polygonzug (P) zur Verbindung aller gedachten Symmetriemittelpunkte (3) jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel (8) ein Vieleck (P) ergibt, welcher sich einer Ringform stärker annähert als ein Viereck.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel (8) über mittleres Gewicht und mittlere Abmessungen (DR; BR) verfügt, insbesondere um eine rasche Austauschbarkeit im Betrieb zu gewährleisten wobei mehr als vier derartiger Ritzel (8) vorhanden sind, insbesondere mehr als sechs derartiger Ritzel (8) vorhanden sind, im Besonderen jedoch acht oder mehr dieser derartigen Ritzel (8) vorhanden sind.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass Jedes der derartig vorhandenen Ritzel (8) konzentrisch und symmetrisch um die Mittenachse (2) angeordnet sind und diese zueinander gleichmäßig beanstandet (E) sind, insbesondere bei zehn vorhandenen Ritzeln (8) diese zueinander gleichmäßig beabstandet (E) sind im Winkel (PHI) von jeweils 36 Grad und wobei alle vorhandenen Ritzel (8) identische Abmessung und Bauform besitzen.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass jedes dieser derartig vorhandenen Ritzel (8) jeweils direkt gekoppelt ist oder koppelbar ist, insbesondere jeweils über eine separate Welle (9) gekoppelt ist oder koppelbar ist, mit mindestens einer abtriebsseitig (AB) an dem Gehäuseteil (11) anbringbaren oder einbringbaren oder anflanschbaren Kraftwandlungseinheit (17) (Aggregat), insbesondere mit einem Hydraulikmodul (17) oder Pumpe (17) oder ein elektromotorischer Kraftwandler (17) als jeweiliges Aggregat.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass ein Hauptwälzlagerring (4) ausgestaltet ist als verzahnter Innenring (13) eines Großwälzlagers, insbesondere eines dreireihigen Rollenlagers, welcher mit der Nabe (30) einer Windenergieanlage verbunden ist, insbesondere an mehreren Anschraubstellen (19) auf einem konzentrischen Ring um die Mittenachse (2) mit der Nabe (30) einer Windenergieanlage verschraubt ist, und ein zweiter Hauptwälzlagerring (5) ausgestaltet ist als nicht verzahnter Außenring (5) desselben Großwälzlagers, insbesondere welcher gegebenenfalls aus mehreren Teilen (5, 5') zusammengefügt ist, wobei beide Hauptwälzlagerringe (4; 5) unter Ausbildung eines Spaltes (X) gegeneinander verdrehbar gelagert sind und wobei dieser Spalt (X) abgedichtet wird durch ein Dichtungssystem (26).
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Gehäuseteil (11) als ein integraler Bestandteil (5''') eines Hauptwälzlagerringes (5) eines Großwälzlagers ausgeführt ist und somit formschlüssig oder kraftschlüssig oder form- und kraftschlüssig mit diesem Hauptwälzlagerring (5) gekoppelt ist oder koppelbar ist, insbesondere durch Schrauben gefügt werden kann, oder sogar als dynamisch belasteter Bestandteil eines Hauptwälzlagerringes eines Großwälzlagers ausgeführt ist, und wobei auf dessen Laufbahn (29) Wälzkörper (6) abrollen, wobei das Gehäuseteil (11; 5''') als ein integraler Bestandteil eines Außenringes (5) als Hauptwälzlagerring eines Großwälzlagers ausgeführt ist, welcher gegen den verzahnten Innenring (4; 13) verdrehbar gelagert.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach Anspruch 7 oder nach Anspruch 9 oder nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eines dieser Ritzel (8) auf der Abtriebsseite mit einem zentral und konzentrisch um die Mittenachse (2) angeordneten mindestens einem weiteren Zahnrad kämmt, welches eine in Richtung der Mittenachse (2) orientierte Hauptachse oder Hauptantriebswelle antreibt.
Zylinder- oder ringförmige Energieübertragungsbaugruppe (1) nach Anspruch 17 gekennzeichnet dadurch, dass diese in Richtung dieser Mittenachse (2) orientierte, angetriebene, Hauptachse oder Hauptantriebswelle eine weitere Energiekraftmaschine, insbesondere einen Generator oder eine Pumpe antreibt, welcher anderer Bauform ist als die Kraftwandler (Aggregate) (17).