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Title:
FRAME FOR RECEIVING MULTIPLE GEARS OF A WIND TURBINE TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/096523
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a frame (4) for receiving multiple gears (1) of a wind turbine transmission and for quenching the gears (1) in a basin (3) filled with a quenching medium (2), wherein the frame (4) has at least one first plate (6a) which is formed substantially horizontally on a support (5) for axially receiving the gears (1), wherein the at least one first plate (6a) has a respective first and second end face (7a, 7b) and a plurality of recesses (8) for passing through the quenching medium (2) when immersing the frame (4) into the quenching medium (2) through the at least one first plate (6a), wherein a respective guide sleeve (9) is arranged on the first end face (7a) of the plate (6a) in a radially circumferential manner about the respective gear (1) and at least partly over the axial length of the respective gear (1) in order to guide the quenching medium (2) on an outer circumferential surface of the respective gear (1) in a controlled manner.

Inventors:
VAN EYNDHOVEN, Erwin (John f. Kennedylaan 21, 2630 Aartselaar, 2630, BE)
Application Number:
EP2018/078332
Publication Date:
May 23, 2019
Filing Date:
October 17, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Löwentaler Straße 20, Friedrichshafen, 88046, DE)
ZF WIND POWER ANTWERPEN N.V. (Gerard Mercatorstraat 40, 3920 Lommel, 3920, BE)
International Classes:
F27D5/00; C21D1/63; C21D9/00; C21D9/32
Domestic Patent References:
WO2016146338A12016-09-22
WO2016201036A12016-12-15
Foreign References:
US4055333A1977-10-25
EP1464711A12004-10-06
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Gestell (4) zur Aufnahme mehrerer Zahnräder (1 ) eines Windkraftgetriebes und zum Abschrecken der Zahnräder (1 ) in einem mit einem Abschreckmedium (2) gefüllten Becken (3), wobei das Gestell (4) mindestens eine erste im Wesentlichen horizontal an einem Träger (5) ausgebildete Tellerplatte (6a) zur axialen Aufnahme der Zahnräder (1 ) aufweist, wobei die mindestens eine erste Tellerplatte (6a) jeweils eine erste und eine zweite Stirnfläche (7a, 7b) sowie eine Vielzahl von Aussparungen (8) zur Durchführung des Abschreckmediums (2) bei einem Eintauchen des Gestells (4) in das Abschreckmedium (2) durch die mindestens eine erste Tellerplatte (6a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Führungshülse (9) radial umlaufend um das jeweilige Zahnrad (1 ) herum und sich zumindest teilweise über eine axiale Länge des jeweiligen Zahnrades (1 ) an der ersten Stirnfläche (7a) der Tellerplatte (6a) angeordnet ist, um das Abschreckmedium (2) kontrolliert an einer Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades (1 ) zu führen.

2. Gestell (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Führungshülse (9) sich entlang mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades (1 ) erstreckt.

3. Gestell (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Führungshülse (9) einen Innendurchmesser aufweist, der zumindest 105% bis höchstens 150% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades (1 ) entspricht.

4. Gestell (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Führungshülse (9) sich axial durch die zumindest eine erste Tellerplatte (6a) hindurch erstreckt und axial aus der zweiten Stirnfläche (7b) der zumindest einen ersten Tellerplatte (6a) herausragt.

5. Gestell (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Führungshülse (9) um mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades (1 ) aus der zweiten Stirnfläche (7b) der zumindest einen ersten Tellerplatte (6a) herausragt.

6. Gestell (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges zumindest teilweise konisch ausgebildetes Führungselement (10) zur kontrollierten Führung des Abschreckmediums an der Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades (1) koaxial zum jeweiligen Zahnrad (1 ) an der zweiten Stirnfläche (7b) der zumindest einen ersten Tellerplatte (6a) angeordnet ist.

7. Gestell (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige zumindest teilweise konisch ausgebildete Führungselement (10) einen maximalen Außendurchmesser aufweist, der zumindest 50% bis höchstens 100% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades (1 ) entspricht.

8. Gestell (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige zumindest teilweise konisch ausgebildete Führungselement (10) eine Führungsspitze (11) aufweist, wobei die axiale Länge von Führungselement (10) und Führungsspitze (11) insgesamt mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades (1 ) entspricht.

9. Gestell (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Träger (5) mehrere im Wesentlichen horizontal ausgebildete Tellerplatten (6a, 6b) zur axialen Aufnahme der Zahnräder (1 ) ausgebildet sind, wobei die jeweiligen Tellerplatten (6a, 6b) parallel zueinander am Träger (5) aufgenommen sind.

10. Vorrichtung zum Abschrecken von Zahnrädern (1 ) eines Windkraftgetriebes, umfassend ein mit einem Abschreckmedium (2) gefülltes Becken (3) sowie ein Gestell (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Aufnahme der Zahnräder (1 ) und Eintauchen in das mit dem Abschreckmedium (2) gefüllte Becken (3).

Description:
Gestell zur Aufnahme mehrerer Zahnräder eines Windkraftqetriebes

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gestell zur Aufnahme mehrerer Zahnräder eines Windkraftgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gestelle zur Aufnahme von Zahnrädern eines Windkraftgetriebes, die zum Abschrecken der wärmebehandelten, insbesondere aufgekohlten oder einsatzgehärteten Zahnräder in einem mit einem Abschreckmedium, insbesondere Öl gefüllten Becken verwendet werden, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. In der Regel weist ein solches Gestell mehrere horizontal an einem Träger ausgebildete Tellerplatten zur axialen Aufnahme der Zahnräder auf. Jede Tellerplatte weist jeweils eine erste und eine zweite Stirnfläche auf, wobei eine Vielzahl von Aussparungen sich von der ersten bis zur zweiten Stirnfläche erstrecken, um bei einem Eintauchen des Gestells mit den Zahnrädern in das Abschreckmedium eine Durchführung des Abschreckmediums durch die Tellerplatten an den Zahnrädern entlang zu ermöglichen und dadurch die Zahnräder abzukühlen. Nachteilig daran ist, dass die Strömung an den Zahnrädern relativ turbulent ist und dadurch eine inhomogene Abkühlung an den Zahnrädern erfolgt. Mit anderen Worten kommt es an den Zahnrädern zu relativ starken Verwirbelungen, die lokal unterschiedliche Abkühlgradienten zur Folge haben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gestell zur Aufnahme von Zahnrädern eines Windkraftgetriebes weiterzuentwickeln.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erfindungsgemäßes Gestell zur Aufnahme mehrerer Zahnräder eines Windkraftgetriebes und zum Abschrecken der Zahnräder in einem mit einem Abschreckmedium gefüllten Becken weist mindestens eine erste im Wesentlichen horizontal an einem Träger ausgebildete Tellerplatte zur axialen Aufnahme der Zahnräder auf, wobei die mindestens eine erste Tellerplatte jeweils eine erste und eine zweite Stirnfläche sowie eine Vielzahl von Aussparungen zur Durchführung des Abschreckmediums beim Eintauchen des Gestells in das Abschreckmedium durch die mindestens eine erste Tellerplatte aufweist, wobei eine jeweilige Führungshülse radial umlaufend um das jeweilige Zahnrad herum und sich teilweise über eine axiale Länge des jeweiligen Zahnrades an der ersten Stirnfläche der mindestens einen ersten Tellerplatte angeordnet ist, um das Abschreckmedium kontrolliert an einer Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades zu führen.

Mit anderen Worten ist die jeweilige Führungshülse dazu vorgesehen, das Abschreckmedium kontrolliert entlang des jeweiligen Zahnrads zu führen, um Turbulenzen und Verwirbelungen zu minimieren und dadurch eine homogenere Abkühlung des aufgeheizten Zahnrades zu schaffen. Dazu ist die Führungshülse hohlzylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich um das jeweilige Zahnrad herum. Das jeweilige Zahnrad befindet sich in der jeweiligen Führungshülse, wobei sich die Führungshülse teilweise über eine axiale Länge des jeweiligen Zahnrades erstreckt.

Die Zahnräder werden an der ersten Stirnfläche der jeweiligen Tellerplatte axial aufgenommen. Ferner wird die jeweilige Tellerplatte an dem Träger aufgenommen. Der Träger bildet zusammen mit der mindestens einen ersten Tellerplatte das Gestell. Insbesondere befinden sich die Zahnräder während einer gesamten Wärmebehandlung auf dem Gestell. Zunächst werden die Zahnräder einsatzgehärtet oder aufgekohlt und abschließend im Abschreckmedium, das vorzugsweise ein Öl ist, abgeschreckt, um das Gefüge und die Eigenschaften der Zahnräder einzustellen. Die Baugröße der Zahnräder des Windkraftgetriebes erschwert eine homogene Abschreckung der Zahnräder, wobei die erfindungsgemäße Maßnahme durch Anordnung der jeweilige Führungshülse radial umlaufend um das jeweilige Zahnrad herum dem entgegenwirkt und somit eine homogene Abkühlung sowie eine homogene Gefügeausbildung am jeweiligen Zahnrad fördert.

Vorzugsweise erstreckt sich die jeweilige Führungshülse entlang mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades. Mithin beträgt die axiale Länge der Führungshülse von der ersten Stirnfläche der Tellerplatte bis zu einem distalen Ende der Führungshülse hin mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades. Bevorzugt weist die jeweilige Führungshülse einen Innendurchmesser auf, der zumindest 105% bis höchstens 150% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades entspricht. Somit ist der Innendurchmesser der jeweiligen Führungshülse zumindest geringfügig größer als der Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades, nämlich lediglich 5% größer. Der maximale Innendurchmesser der jeweiligen Führungshülse ist um die Hälfte größer als der Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades.

Ferner bevorzugt erstreckt sich die jeweilige Führungshülse axial durch die zumindest eine erste Tellerplatte hindurch und ragt axial aus der zweiten Stirnfläche der zumindest einen ersten Tellerplatte heraus. Die jeweilige Führungshülse ist dabei axial- und drehfest mit der jeweiligen Tellerplatte verbunden. Insbesondere ist die jeweilige Führungshülse einteilig mit der jeweiligen Tellerplatte verbunden. Alternativ ist die jeweilige Führungshülse form-, kraft-, und/oder stoffschlüssig mit der jeweiligen Tellerplatte verbunden.

Vorzugsweise ragt die jeweilige Führungshülse um mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades aus der zweiten Stirnfläche der zumindest einen ersten Tellerplatte heraus. Mithin beträgt die axiale Länge der Führungshülse von der zweiten Stirnfläche der Tellerplatte bis zu einem distalen Ende der Führungshülse hin mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein jeweiliges zumindest teilweise konisch ausgebildetes Führungselement zur kontrollierten Führung des Abschreckmediums an der Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades koaxial zum jeweiligen Zahnrad an der zweiten Stirnfläche der zumindest einen ersten Tellerplatte angeordnet. Mit anderen Worten ist das zumindest teilweise konisch ausgebildete Führungselement derart an der zweiten Stirnfläche der Tellerplatte angeordnet, dass beim Eintauchen des Gestells mit den Zahnrädern in das Abschreckmedium eine kontrollierte Strömung des Abschreckmediums am Zahnrad realisiert wird. Unter einer zumindest teilweise konischen Ausbildung des Führungselements ist zu verstehen, dass das Führungselement zumindest über einen Teil der axialen Länge spitz zusammenläuft und somit eine sich über die axiale Länge verändernde Querschnittsfläche aufweist.

Bevorzugt weist das jeweilige zumindest teilweise konisch ausgebildete Führungselement einen maximalen Außendurchmesser auf, der zumindest 50% bis höchstens 100% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades entspricht. Insbesondere ist ein Außendurchmesser des zumindest teilweise konisch ausgebildeten Führungselements zur zweiten Stirnfläche hin zunehmend ausgebildet, wobei der maximale Außendurchmesser dort zumindest 50% bis höchstens 100% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades entspricht. Mithin ist der maximalen Außendurchmesser halb so groß wie der Außendurchmesser des jeweiligen Zahnrades o- der genau so groß wie der Außendurchmesser des jeweiligen Zahnrades.

Insbesondere weist das jeweilige zumindest teilweise konisch ausgebildete Führungselement eine Führungsspitze auf, wobei die axiale Länge von Führungselement und Führungsspitze insgesamt mindestens 5% bis höchstens 50% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades entspricht. Die Führungsspitze dient insbesondere zur strömungsoptimierten Führung des Abschreckmediums entlang des zumindest teilweise konisch ausgebildeten Führungselements. Insbesondere entspricht die axiale Länge von Führungselement und Führungsspitze zusammen einer axialen Länge der jeweiligen Führungshülse, die aus der zweiten Stirnfläche der zumindest einen ersten Tellerplatte herausragt.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass an dem Träger mehrere im Wesentlichen horizontal ausgebildete Tellerplatten zur axialen Aufnahme der Zahnräder ausgebildet sind, wobei die jeweiligen Tellerplatten parallel zueinander am Träger aufgenommen sind. Insbesondere sind an dem Träger zwei im Wesentlichen horizontal ausgebildete Tellerplatten zur axialen Aufnahme der Zahnräder ausgebildet.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Abschrecken von Zahnrädern eines Windkraftgetriebes, umfassend ein mit einem Abschreckmedium gefülltes Becken sowie ein erfindungsgemäßes Gestell zur Aufnahme der Zahnräder und zum Eintauchen in das mit dem Abschreckmedium gefüllte Becken. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abschrecken von Zahnrädern,

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Gestells zur Aufnahme mehrerer Zahnräder gemäß Fig. 1 , und

Fig. 3 eine vereinfachte schematische Draufsicht des erfindungsgemäßen Gestells zur Aufnahme mehrerer Zahnräder gemäß Fig. 1 und Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abschrecken mehrerer Zahnräder 1 eines Windkraftgetriebes ein mit einem Abschreckmedium 2 gefülltes Becken 3 sowie ein Gestell 4 mit mehreren Zahnrädern 1 auf. Das Gestell 4 wird zum Abschluss einer Wärmebehandlung der Zahnräder 1 in das mit dem Abschreckmedium 2 gefüllte Becken 3 vollständig eingetaucht. Der Abschreckvorgang dient zur Einstellung des Gefüges der Zahnräder 1 und der damit verbundenen Eigenschaften der Zahnräder 1 . Das Gestell 4 weist eine erste und eine zweite im Wesentlichen horizontal an einem Träger 5 ausgebildete Tellerplatte 6a, 6b auf, wobei die beiden Tellerplatten 6a, 6b zur axialen Aufnahme der Zahnräder 1 vorgesehen sind. Die jeweiligen Tellerplatten 6a, 6b sind somit parallel zueinander am Träger 5 aufgenommen.

In Fig. 2 ist das Gestell 4 während eines Eintauchvorgangs in dem mit dem Abschreckmedium 2 gefüllten Becken 3 dargestellt. Die jeweilige Tellerplatte 6a, 6b weist jeweils eine erste und eine zweite Stirnfläche 7a, 7b sowie eine Vielzahl von Aussparungen 8 auf, die sich axial von der ersten zur zweiten Stirnfläche 7a, 7b hin erstrecken und zur Durchführung des Abschreckmediums 2 durch die jeweilige Tellerplatte 6a, 6b zu den Zahnrädern 1 beim Eintauchen des Gestells 4 in das Abschreckmedium 2 vorgesehene sind. Der Träger 5 ist vorliegend massiv ausgebildet und weist somit keine Aussparungen auf. Zur kontrollierten Führung und Minimierung von Turbulenzen des Abschreckmediums 2 an eine jeweilige Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades 1 ist eine jeweilige Führungshülse 9 radial umlaufend um das jeweilige Zahnrad 1 herum angeordnet. Die jeweilige Führungshülse 9 erstreckt sich teilweise über eine axiale Länge des jeweiligen Zahnrades 1 an der ersten Stirnfläche 7a der jeweiligen Tellerplatte 6a, 6b. Vorliegend erstreckt sich die jeweilige Führungshülse 9 um 30% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades 1 über die axiale Länge des jeweiligen Zahnrades 1. Ferner weist die jeweilige Führungshülse 9 vorliegend einen Innendurchmesser auf, der 130% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades 1 entspricht. Des Weiteren erstreckt sich die jeweilige Führungshülse 9 axial durch die jeweilige Tellerplatte 6a, 6b hindurch und ragt axial aus der jeweiligen zweiten Stirnfläche 7b der jeweiligen Tellerplatte 6a, 6b heraus. Vorliegend ragt die jeweilige Führungshülse 9 um 30% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades 1 aus der jeweiligen zweiten Stirnfläche 7b der jeweiligen Tellerplatte 6a, 6b heraus.

Des Weiteren ist an der jeweiligen zweiten Stirnfläche 7b der jeweiligen Tellerplatte 6a, 6b ein jeweiliges zumindest teilweise konisch ausgebildetes Führungselement 10 koaxial zum jeweiligen Zahnrad 1 angeordnet. Das jeweilige Führungselement 10 ist zur kontrollierten Führung des Abschreckmediums an der Außenumfangsfläche des jeweiligen Zahnrades 1 vorgesehen. Dazu weist das jeweilige Führungselement 10 einen Außendurchmesser auf, der 75% eines Außendurchmessers des jeweiligen Zahnrades 1 entspricht. Ferner ist an dem jeweiligen Führungselement 10 eine Führungsspitze 1 1 ausgebildet, wobei die axiale Länge von Führungselement 10 und Führungsspitze 1 1 insgesamt 30% der axialen Länge des jeweiligen Zahnrades 1 entspricht. Mithin ist das Führungselement 10 mit Führungsspitze 1 1 maximal gleich lang wie der aus der jeweiligen Stirnfläche 7a, 7b herausragende Abschnitt der jeweiligen Führungshülse 9. Zwölf Pfeile 12 stellen beispielhaft die Strömung des Abschreckmediums 2 während des Eintauchvorgangs des Gestells 4 im Becken 3 abstrahiert dar.

Gemäß Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Gestell 4 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 zusammen mit den Zahnrädern 1 in einer Draufsicht dargestellt. Sowohl der Träger 5 als auch die identisch ausgebildeten Tellerplatten 6a, 6b, von denen vorliegend nur die obere, zweite Tellerplatte 6b dargestellt ist, aber auch die Führungshülsen 9 sind rotationssymmetrisch ausgebildet. Mithin weisen der Träger 5 und die Tellerplatten 6a, 6b eine kreisrunde Querschnittsfläche auf. Die Führungshülsen 9 hingegen weisen eine kreisrunde Ringfläche auf. Vorliegend sind die Führungshülsen 9 aus einem gebogenem Metallblech hergestellt, das axial- und drehfest an der jeweiligen Tellerplatte 6a, 6b ausgebildet ist.

Es wird darauf hingewiesen, dass Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 stark schematisiert sind, wobei auf eine Darstellung der Verzahnung an der Außenumfangsfläche der Zahnräder 1 verzichtet wurde.

Bezuqszeichen Zahnrad

Abschreckmedium

Becken

Gestell

T räger

a erste Tellerplatte

b zweite Tellerplatte

a erste Stirnfläche

b zweite Stirnfläche

Aussparung

Führungshülse

0 Führungselement

1 Führungsspitze

2 Pfeil