DE102011077561B4

DE102011077561B4 - lubrication pump unit

Info

Publication number: DE102011077561B4
Application number: DE102011077561.7A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bohner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2024-10-10
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: DE102011077561A1

Abstract

Schmierpumpenaggregat (8) zum Anbau an ein Getriebegehäuse (1), mit einer Schmierölpumpe (2), einem Ölstandssensor (3) und einem Montageelement (4), wobei der Ölstandssensor (3) und die Schmierölpumpe (2) auf dem Montageelement (4) an das Getriebegehäuse (1) montierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierölpumpe (2) und der Ölstandssensor (3) eine gemeinsame Schnittstelle zur Verbindung mit einer Steuereinrichtung (13) aufweisen.Lubrication pump unit (8) for attachment to a transmission housing (1), with a lubricating oil pump (2), an oil level sensor (3) and a mounting element (4), wherein the oil level sensor (3) and the lubricating oil pump (2) can be mounted on the mounting element (4) on the transmission housing (1), characterized in that the lubricating oil pump (2) and the oil level sensor (3) have a common interface for connection to a control device (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmierpumpenaggregat gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Windkraftanlagengetriebe mit einem derartigen Schmierpumpenaggregat gemäß Anspruch 3.The present invention relates to a lubricating pump unit according to the preamble of claim 1 and a wind turbine gearbox with such a lubricating pump unit according to claim 3.

Aus der WO 2007/ 071 239 A1 ist ein System zur Überwachung eines Windkraftanlagengetriebes mit einem geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, z.B. einem Schmierkreislauf, bekannt. Darin ist als bekannter Stand der Technik beschrieben, dass der Füllstand einer Flüssigkeit in einem Windkraftanlagengetriebe beispielsweise mit Hilfe eines Schwimmers und diesem Schwimmer zugeordneten Sensoren überwacht wird, wobei der Schwimmer in einem rohrförmigen Behälter angeordnet ist, der außen an der Seitenwand des Gehäuses des Windkraftanlagengetriebes angeordnet ist. Des Weiteren offenbart die WO 2007/ 071 239 A1 ein System zur Überwachung eines Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Windkraftanlagengetriebe mit verschiedenen Sensoren die an einer Seitenwand des Getriebegehäuses oder im Bereich einer Bodenplatte, teilweise unterhalb der Oberfläche eines Ölsumpfes angeordnet sind.From the WO 2007/ 071 239 A1 A system for monitoring a wind turbine gearbox with a closed fluid circuit, e.g. a lubrication circuit, is known. It describes as known prior art that the level of a fluid in a wind turbine gearbox is monitored, for example, with the aid of a float and sensors associated with this float, wherein the float is arranged in a tubular container which is arranged on the outside of the side wall of the housing of the wind turbine gearbox. Furthermore, the WO 2007/ 071 239 A1 a system for monitoring a liquid level in a wind turbine gearbox with various sensors arranged on a side wall of the gearbox housing or in the area of a base plate, partly below the surface of an oil sump.

Die DE 38 14 357 A1 bezieht sich auf Brennkraftmaschinen, bei welchen zur Erleichterung des Startvorganges eine bestimmte Dosis von Motoröl in den Zylinder eingebracht wird. Um auch bei hohen Minustemperaturen dünnflüssiges Oel verwenden zu können, wird eine an der Maschine selbst sitzende Entnahmevorrichtung vorgesehen, mittels welcher eine dosierte Ölmenge aus dem Ölsumpf innerhalb der Maschine entnehmbar ist. Die Entnahmevorrichtung wird als Ölpumpe ausgebildet und im Ölstandsmesser der Maschine untergebracht.The DE 38 14 357 A1 refers to internal combustion engines in which a certain amount of engine oil is introduced into the cylinder to facilitate the starting process. In order to be able to use thin oil even at very low temperatures, a removal device is provided on the machine itself, by means of which a metered amount of oil can be removed from the oil sump inside the machine. The removal device is designed as an oil pump and is housed in the machine's oil level gauge.

Aus der DE 11 20 212 A ist ein Schmierölkreislauf für Brennkraftmaschinen mit einem kombinierten Überdruck-Thermostat-Ventil zwischen einer Druckpumpe und einem Ölkühler bekannt. Das Überdruckventil wird mit dem Einschalten des Ölkühlers durch den Thermostaten in den Ölstrom zwischen Ölpumpe und Schmierstellen selbsttätig von der Druckleitung abgeschaltet.From the DE 11 20 212 A is a lubricating oil circuit for internal combustion engines with a combined overpressure thermostat valve between a pressure pump and an oil cooler. The overpressure valve is automatically switched off from the pressure line when the oil cooler is switched on by the thermostat in the oil flow between the oil pump and the lubrication points.

Eine Ölpumpe gemäß der DE 10 2006 058 229 A1 weist auf: eine Antriebswelle mit einem inneren Ölkanal und einer Zahnradantriebseinheit an der Unterseite; einen Pumpenkörper mit einer Antriebswelleneinsetznut zum Einsetzen der Antriebswelle; ein reibungsminderndes Element, das in der Antriebswelleneinsetznut angebracht wird und die Reibung zwischen der Antriebswelle und dem Pumpenkörper vermindert; eine an der Unterseite des Pumpenkörpers eingesetzte Zahnradeinheit, die mit der Drehung der Antriebswelle gedreht wird; und eine an der Unterseite des Pumpenkörpers angebrachte Pumpenabdeckung, die einen Einlass aufweist, durch den das Öl angesaugt wird.An oil pump according to the DE 10 2006 058 229 A1 comprises: a drive shaft having an internal oil passage and a gear drive unit on the bottom; a pump body having a drive shaft insertion groove for inserting the drive shaft; a friction reducing member which is mounted in the drive shaft insertion groove and reduces friction between the drive shaft and the pump body; a gear unit mounted on the bottom of the pump body and rotated with rotation of the drive shaft; and a pump cover mounted on the bottom of the pump body and having an inlet through which the oil is sucked.

Die US 6 988 590 B1 offenbart ein modulares System zur Ölversorgung. Das System weist eine Halterung mit mindestens einem Durchgang, einem Flansch und einem von dem Flansch abhängigen Gehäuse auf. Eine Montagehalterung wird von der Halterung getragen, um eine Ölpumpe mit einem Ölauslass in fluidleitender Verbindung mit mindestens einem Durchgang in der Halterung aufzunehmen. Ein Schwimmerarm ist relativ zur Montagehalterung schwenkbar gelagert und so konstruiert und angeordnet, dass er auf den Ölstand im Behälter reagiert. Ein Öldrucksensor wird entweder von der Montagehalterung, dem Gehäuse oder dem Flansch aufgenommen. Der Öldrucksensor steht in fluidleitender Verbindung mit mindestens einem Durchgang in der Halterung und mit dem Ölauslass der Ölpumpe, um den Druck des aus der Ölpumpe austretenden Öls zu überwachen.The US 6 988 590 B1 discloses a modular system for supplying oil. The system includes a bracket having at least one passage, a flange, and a housing dependent on the flange. A mounting bracket is carried by the bracket to receive an oil pump having an oil outlet in fluid communication with at least one passage in the bracket. A float arm is pivotally mounted relative to the mounting bracket and is constructed and arranged to respond to the oil level in the reservoir. An oil pressure sensor is received by one of the mounting bracket, the housing, and the flange. The oil pressure sensor is in fluid communication with at least one passage in the bracket and with the oil outlet of the oil pump to monitor the pressure of oil exiting the oil pump.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Getriebe im Bezug auf dessen langfristig zuverlässige Funktion zu verbessern, sowie den Montage- und Wartungsaufwand zu verringern.It is the object of the present invention to improve a transmission with regard to its long-term reliable function and to reduce the assembly and maintenance effort.

Die genannt Aufgabe wird durch Schmierpumpenaggregat gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Windkraftanlagengetriebe nach Anspruch 3 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beinhalten bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The stated object is achieved by a lubricating pump unit according to claim 1 and by a wind turbine gearbox according to claim 3. The respective dependent claims contain preferred developments of the invention.

Demnach betrifft die Erfindung ein Schmierpumpenaggregat mit einer Schmierölpumpe zum Anbau an ein Getriebegehäuse. Das Schmierpumpenaggregat umfasst einen Ölstandssensor, der gemeinsam mit der Schmierölpumpe auf einem Montageelement an das Getriebegehäuse montierbar ist. Das Montageelement kann ein separates Element, z.B. eine Montageplatte sein, auf der die Schmierölpumpe und der Ölstandssensor gemeinsam montiert werden. Das Montageelement kann aber beispielsweise auch einteilig mit einem Gehäuse der Schmierölpumpe ausgeführt sein, an dem der Ölstandssensor befestigt ist.The invention therefore relates to a lubricating pump unit with a lubricating oil pump for attachment to a transmission housing. The lubricating pump unit comprises an oil level sensor that can be mounted on a mounting element on the transmission housing together with the lubricating oil pump. The mounting element can be a separate element, e.g. a mounting plate on which the lubricating oil pump and the oil level sensor are mounted together. However, the mounting element can also be designed as a single piece with a housing of the lubricating oil pump, to which the oil level sensor is attached.

Die Anordnung hat den Vorteil, dass das Schmierpumpenaggregat mit dem Ölstandssensor zunächst separat zusammengebaut und danach gemeinsam in einem Montageschritt in das Getriebegehäuse eingebaut werden kann. Auch zu Wartungs- und Reparaturarbeiten ist das Schmierpumpenaggregat als eine Einheit einfach handhabbar.The arrangement has the advantage that the lubrication pump unit with the oil level sensor can first be assembled separately and then installed together in the gearbox housing in one assembly step. The lubrication pump unit is also easy to handle as a single unit for maintenance and repair work.

Insbesondere in einer beengten Umgebung, wie beispielsweise in der Gondel einer Windkraftanlage, besteht während Installations- und Wartungsarbeiten die Gefahr, dass exponiert angeordnete empfindliche Komponenten, beispielsweise ein Ölstandssensor und dessen Verkabelung, versehentlich beschädigt werden beispielsweise durch mechanische Stöße. Deshalb ist gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass ein aus dem Getriebegehäuse herausragender Kopfteil des Ölstandssensors im eingebauten Zustand des Schmierpumpenaggregates zwischen der Schmierölpumpe und dem Getriebegehäuse angeordnet ist. Dadurch ist das empfindliche Kopfteil des Ölstandssensors in einer geschützten Position hinter der Schmierölpumpe angeordnet, sodass er vor Beschädigungen durch äußere Einflüsse geschützt ist.Particularly in a confined environment, such as in the nacelle of a wind turbine, there is a risk during installation and maintenance work that exposed sensitive sensitive components, for example an oil level sensor and its wiring, are accidentally damaged, for example by mechanical impacts. Therefore, according to a first preferred embodiment of the invention, a head part of the oil level sensor protruding from the gear housing is arranged between the lubricating oil pump and the gear housing when the lubricating pump unit is installed. As a result, the sensitive head part of the oil level sensor is arranged in a protected position behind the lubricating oil pump, so that it is protected from damage by external influences.

Herkömmliche Ölstandssensoren sind häufig mit Hilfe von zusätzlichen Rohrleitungsteilen seitlich an einem Getriebegehäuse angeordnet, wodurch ein höherer Montageaufwand und eine höhere Beschädigungs- und Leckagegefahr besteht, z.B. durch betriebsbedingte Vibrationen und Schwingungen, die erhebliche Anforderungen z.B. im Bezug auf die Biegewechselfestigkeit an Rohrleitungen, Leitungsanschlüsse und deren Dichtungen stellen. Die vorliegende Erfindung sieht keine Rohrleitungsteile außerhalb des Getriebegehäuses vor und vermeidet somit derartige Nachteile.Conventional oil level sensors are often arranged on the side of a gearbox housing using additional pipework parts, which means that installation is more complex and there is a higher risk of damage and leakage, e.g. due to operational vibrations and oscillations, which place considerable demands on pipework, pipe connections and their seals, e.g. in terms of the fatigue strength under bending stress. The present invention does not provide for any pipework parts outside the gearbox housing and thus avoids such disadvantages.

Eine weitere Vereinfachung im Hinblick auf die Montage, Installation und Wartung des Getriebes wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Schmierölpumpe und der Ölstandssensor eine gemeinsame Schnittstelle zur Verbindung mit einer Steuereinrichtung aufweisen. Die gemeinsame Schnittstelle ist beispielsweise ein gemeinsamer Stecker, durch den Signale und/oder Energie von der Steuereinrichtung zur Schmierölpumpe und zu dem Ölstandssensor und in entgegen gesetzter Richtung übertragen werden. So kann die ganze Baueinheit des Schmierpumpenaggregates mit einem einzigen Mehrfach-Kabelstecker an die Verkabelung der Windkraftanlage angeschlossen werden. Die vereinfacht die Montage und verursacht geringere Kosten.A further simplification with regard to the assembly, installation and maintenance of the gearbox is achieved according to the invention in that the lubricating oil pump and the oil level sensor have a common interface for connection to a control device. The common interface is, for example, a common plug through which signals and/or energy are transmitted from the control device to the lubricating oil pump and to the oil level sensor and in the opposite direction. The entire assembly of the lubricating pump unit can thus be connected to the wiring of the wind turbine with a single multiple cable plug. This simplifies assembly and results in lower costs.

Die Steuereinrichtung kann eine lokale Steuereinrichtung an dem Getriebe sein oder eine zentrale elektronische Steuerung, z.B. die zentrale Steuereinrichtung einer Windkraftanlage. Des Weiteren ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich direkt an dem Ölstandssensor und/oder an dem Schmierpumpenaggregat zumindest Teile einer Steuereinrichtung anzuordnen, zur Auswertung und Umwandlung der vom Ölstandssensor erfassten Signale.The control device can be a local control device on the transmission or a central electronic control, e.g. the central control device of a wind turbine. Furthermore, within the scope of the present invention it is also possible to arrange at least parts of a control device directly on the oil level sensor and/or on the lubricating pump unit for evaluating and converting the signals detected by the oil level sensor.

Im Rahmen dieser Erfindung können alle Arten von Füllstandssensoren verwendet werden, die an dem Montageelement des Schmierpumpenaggregates angeordnet werden können und geeignet sind, den Ölstand in dem Getriebegehäuse zu erfassen. Vorteilhaft wird im Rahmen der Erfindung ein stabförmiger Ölstandssensor verwendet. Dieser kann zusammen mit dem Schmierpumpenaggregat im Wesentlichen vertikal von oben in eine Einbauöffnung in ein Getriebegehäuse eingebaut werden. Zusätzlich ist es aber auch möglich, den am Montageelement des Schmierpumpenaggregat angeordneten Ölstandssensor separat ein- und auszubauen, ohne dass das gesamte Schmierpumpenaggregat ein- bzw. ausgebaut wird.Within the scope of this invention, all types of level sensors can be used that can be arranged on the mounting element of the lubrication pump unit and are suitable for detecting the oil level in the gear housing. A rod-shaped oil level sensor is advantageously used within the scope of the invention. This can be installed together with the lubrication pump unit essentially vertically from above into an installation opening in a gear housing. In addition, it is also possible to separately install and remove the oil level sensor arranged on the mounting element of the lubrication pump unit without installing or removing the entire lubrication pump unit.

Schließlich umfasst die Erfindung auch ein Windkraftanlagengetriebe mit einem Schmierpumpenaggregat nach einer der oben beschriebenen Ausführungen.Finally, the invention also includes a wind turbine gearbox with a lubricating pump unit according to one of the embodiments described above.

Vorzugsweise ist eine Einbauöffnung für das Schmierpumpenaggregat oberhalb eines maximalen Schmierölstandes an dem Getriebegehäuse angeordnet, sodass das Schmierpumpenaggregat ein- und ausgebaut werden kann, ohne Schmieröl aus dem Getriebe ablassen zu müssen und ohne der Gefahr von Ölleckagen. Der Ölstandssensor erstreckt sich dabei innerhalb des Getriebegehäuses soweit nach unten in einen Ölsumpf, dass er den Ölstand über einen notwendigen Bereich zwischen einem minimalen und einem maximalen Ölstand erfassen kann.Preferably, an installation opening for the lubrication pump unit is arranged above a maximum lubricating oil level on the gearbox housing, so that the lubrication pump unit can be installed and removed without having to drain lubricating oil from the gearbox and without the risk of oil leakage. The oil level sensor extends far enough down into an oil sump within the gearbox housing that it can detect the oil level over a necessary range between a minimum and a maximum oil level.

Auch während des Betriebes wird das Risiko von Schmierölleckagen minimiert durch den Einbau des Schmierpumpenaggregates mit dem Ölstandssensor oberhalb des maximalen Schmierölstandes, weil Dichtungen zur Abdichtung einer Einbauöffnung für Ölstandssensoren insbesondere in Getrieben mit hoher mechanischer Schwingungsbelastung, wie beispielsweise Windkraftanlagengetriebe, über eine lange Lebensdauer undicht werden können. Deshalb ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft gegenüber bekannten Vorrichtungen zur Überwachung des Ölstandes in einem Getriebe, bei denen Einbauöffnungen oder Anschlüsse von Komponenten der Vorrichtung unterhalb eines maximalen Ölstandsniveaus angeordnet sind.The risk of lubricating oil leaks is also minimized during operation by installing the lubricating pump unit with the oil level sensor above the maximum lubricating oil level, because seals for sealing an installation opening for oil level sensors can become leaky over a long service life, particularly in gears with high mechanical vibration loads, such as wind turbine gears. The present invention is therefore advantageous over known devices for monitoring the oil level in a gear, in which installation openings or connections of components of the device are arranged below a maximum oil level.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in der nachfolgenden Figur näher erläutert. Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einem Windkraftanlagengetriebe mit einem erfindungsgemäßen Schmierpumpenaggregat in einer schematischen Darstellung.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in the following figure. The figure shows a section of a wind turbine gearbox with a lubricating pump unit according to the invention in a schematic representation.

Das Getriebegehäuse 1 weist eine Einbauöffnung 10 für das Schmierpumpenaggregat 8 auf. Das Schmierpumpenaggregat 8 umfasst neben der Schmierpumpe 2 einen Ölstandssensor 3 mit einem Kopfteil 9 und ein Montageelement 4 in Form einer Montageplatte. Die Montageplatte ist mittels Schrauben 11 mit dem Getriebegehäuse 1 verschraubt und verschließt die Einbauöffnung 10 komplett. Die Einbauöffnung 10 ist oberhalb eines maximalen Ölstandes 5 an dem Getriebegehäuse 1 angeordnet, sodass ein Ein- und Ausbau des Schmierpumpenaggregates 8 möglich ist, ohne das Schmieröl aus dem Getriebegehäuse 1 abzulassen. Der Ölstandssensor 3 ist auch separat ausbaubar ohne die Gefahr einer Ölleckage, weil die Öffnung in dem Montageelement 4 zum Einbau des Ölstandssensors 3 ebenfalls oberhalb des maximalen Ölstandes 5 im Getriebegehäuse angeordnet ist.The gear housing 1 has an installation opening 10 for the lubrication pump unit 8. The lubrication pump unit 8 comprises, in addition to the lubrication pump 2, an oil level sensor 3 with a head part 9 and a mounting element 4 in the form of a mounting plate. The mounting plate is screwed to the gear housing 1 by means of screws 11 and completely closes the installation opening 10. The installation The installation opening 10 is arranged above a maximum oil level 5 on the transmission housing 1, so that the lubrication pump unit 8 can be installed and removed without draining the lubricating oil from the transmission housing 1. The oil level sensor 3 can also be removed separately without the risk of oil leakage, because the opening in the mounting element 4 for installing the oil level sensor 3 is also arranged above the maximum oil level 5 in the transmission housing.

Die Schmierölpumpe 2 und der Ölstandssensor 3 sind jeweils in einer Öffnung der Montageplatte befestigt. Von der Schmierölpumpe 2 erstreckt sich ein Saugrohr 6 in einen Ölsumpf 7 im unteren Bereich des Getriebegehäuses 1. Auch der stabförmige Teil des Ölstandssensors 3 erstreckt sich im Inneren des Getriebegehäuses 1 nach unten bis in den Ölsumpf 7. Ein Kopfteil 9 des Ölstandssensors ist außerhalb des Getriebegehäuses und oberhalb des Montagelementes 4 angeordnet. In dem Kopfteil 4 befindet sich beispielsweise eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Signale des Ölstandssensors 3 und/oder Anschlüsse für signalübertragende Leitungen 14 zum Übertragen der Signale des Ölstandssensors 3 an eine Steuereinrichtung 13.The lubricating oil pump 2 and the oil level sensor 3 are each fastened in an opening in the mounting plate. A suction pipe 6 extends from the lubricating oil pump 2 into an oil sump 7 in the lower area of the transmission housing 1. The rod-shaped part of the oil level sensor 3 also extends downwards inside the transmission housing 1 into the oil sump 7. A head part 9 of the oil level sensor is arranged outside the transmission housing and above the mounting element 4. In the head part 4 there is, for example, an evaluation unit for evaluating the signals of the oil level sensor 3 and/or connections for signal-transmitting lines 14 for transmitting the signals of the oil level sensor 3 to a control device 13.

Von der Schmierölpumpe 2 und vom Kopfteil 9 des Ölstandssensors 3 führen signalübertragende Leitungen 14 zu einer gemeinsamen Schnittstelle 12 in Form eines Steckers. Von der Schnittstelle 12 verlaufen weitere signalübertragende Leitungen 15 zu einer Steuereinrichtung 13. Zusätzlich können auch nicht dargestellte energieführende Leitungen, z.B. Stromleitungen über die Schnittstelle 12 geführt werden.Signal-transmitting lines 14 lead from the lubricating oil pump 2 and from the head part 9 of the oil level sensor 3 to a common interface 12 in the form of a plug. Further signal-transmitting lines 15 run from the interface 12 to a control device 13. In addition, energy-carrying lines not shown, e.g. power lines, can also be routed via the interface 12.

Bezugszeichenreference sign

11: Getriebegehäusegearbox housing
22: Schmierölpumpelubricating oil pump
33: Ölstandssensoroil level sensor
44: Montageelementmounting element
55: Schmierölstandlubricating oil level
66: Saugrohrintake manifold
77: Ölsumpfoil sump
88: Schmierpumpenaggregatlubrication pump unit
99: Kopfteilheadboard
1010: Einbauöffnunginstallation opening
1111: Schraubescrew
1212: Schnittstelleinterface
1313: Steuereinrichtungcontrol device
1414: LeitungLine
1515: LeitungLine

Claims

Lubrication pump unit (8) for attachment to a transmission housing (1), with a lubricating oil pump (2), an oil level sensor (3) and a mounting element (4), wherein the oil level sensor (3) and the lubricating oil pump (2) can be mounted on the mounting element (4) on the transmission housing (1), characterized in that the lubricating oil pump (2) and the oil level sensor (3) have a common interface for connection to a control device (13).

Lubrication pump unit according to claim 1 , characterized in that a head part (9) of the oil level sensor (3) protruding from the gear housing is arranged between the lubricating oil pump (2) and the gear housing (1) in the installed state of the lubricating pump unit (8).

Wind turbine gearbox with a lubricating pump unit (8) according to one of the preceding claims.

Wind turbine gearboxes according to claim 3 , characterized in that an installation opening (10) for the lubricating pump unit (8) is arranged in the gear housing (1) above a maximum lubricating oil level (5).