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Title:
TRANSMISSION SHAFT AND GEARBOXES FOR HIGH SPEEDS OF ROTATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/019081
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a transmission shaft (1) for high speeds of rotation, said shaft having a hollow-cylindrical central part (3) directed along a main axis (2). The central part (3) has gear teeth (5) on its outer periphery (4) and is rigidly braced with a first end part (6a) via a tension rod (7, 17). The invention further concerns a gearbox (8) for transmitting the rotation of a turbine (12) to a generator (13).

Inventors:
BECKER BERNARD (DE)
WALTER BERNHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE1997/002445
Publication Date:
May 07, 1998
Filing Date:
October 22, 1997
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BECKER BERNARD (DE)
WALTER BERNHARD (DE)
International Classes:
F01D5/06; F01D15/12; F16H55/12; (IPC1-7): F16H57/02; F01D5/06
Foreign References:
US4340317A1982-07-20
DE2734747A11979-02-15
EP0028217A11981-05-06
DE1428054A11969-02-06
US2567482A1951-09-11
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Claims:
Patentansprüche
1. Getriebewelle (1) für hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten mit einem entlang einer Hauptachse (2) gerichteten, hohlzylindri schen Mittelteil (3), welches an seinem Au enumfang (4) im wesentlichen zur Hauptachse (2) parallel gerichtete Getriebe zähne (5) aufweist, und mit einem an das Mittelteil (3) an grenzenden ersten Endteil (6a), welches mit zumindest einem Zuganker (7, 17) mit dem Mittelteil (3) verbunden ist.
2. Getriebewelle (1) nach Anspruch 1, bei der das erste End teil (6a) verdrehsicher mit dem Mittelteil (3) verbunden ist.
3. Getriebewelle (1) nach Anspruch 2, bei der eine verdrehsi cher Verbindung über eine Stirnzahnkupplung, insbesondere eine Plankerbverzahnung (19), oder durch radiale Bolzen her gestellt ist.
4. Getriebewelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem zweiten an das Mittelteil (3) angrenzenden Endteil (6b), wobei das Mittelteil (3) zwischen dem ersten Endteil (6a) und dem zweiten Endteil (6b) angeordnet ist.
5. Getriebewelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich das Endteil (6a,6b) in axialer Richtung ver jüngt.
6. Getriebewelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Zuganker (7) zentrisch zur Hauptachse (2) ange ordnet ist.
7. Getriebewelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Mehrzahl Zuganker (17) um die Hauptachse (2), insbesondere symmetrisch, angeordnet sind.
8. Getriebewelle (1) nach Anspruch 7, mit einer zentrisch zur Hauptachse (2) angeordneten Zwischenwelle (10), welche in ei nem ersten Endbereich (14) mit dem ersten Endteil (6a) und/oder den zweiten Endteil (6b) verbunden ist und mit einem zweiten Endbereich (15) mit einer Turbinenwelle (16a) oder einer Generatorwelle (16b) verbindbar ist.
9. Getriebe (8) für die Übertragung der Rotation einer Tur bine (12) an einen Generator (13) mit einer ersten Getriebe welle (1) für hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten umfassend ein entlang einer Hauptachse (2) gerichtetes, hohlzylindrisches Mittelteil (3), welches an seinem Au enumfang (4) im wesent lichen zur Hauptachse (2) parallel gerichtete Getriebezähne (5) und ein an das Mittelteil (3) angrenzendes erstes Endteil (6a) aufweist, welches mit zumindest einem Zuganker (7, 17) mit dem Mittelteil (3) verbunden ist, und mit einer zweiten Getriebewelle (11), wobei die erste Getriebewelle (1) mit dem Generator und die zweite Getriebewelle (11) mit der Turbine verbindbar ist.
10. Getriebe (8) nach Anspruch 9, bei der die zweite Getrie bewelle (11) analog zur ersten Getriebewelle (1) aufgebaut ist.
11. Getriebe (8) nach Anspruch 9 oder 10 für eine Gasturbine mit einer Leistung von über 60 MW, insbesondere über 120 MW.
12. Getriebe (8) nach Anspruch 9, 10 oder 11, bei der die er ste Getriebwelle (1) und die zweite Getriebewelle (11) je weils zwei gezahnte Mittelteile (3a, 3b) aufweisen.
13. Getriebe (8) nach Anspruch 12, bei der die Mittelteile (3a, 3b) verdrehsicher über eine Stirnzahnkupplung (19a), insbesondere eine Plankerbverzahnung, miteinander verbunden sind.
14. Getriebe (8) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die Getriebezähne gegenüber der Hauptachse (2) schräg gerichtet sind.
Description:
Beschreibung Getriebewelle sowie Getriebe für hohe Umdrehungsgeschwindig- keiten Die Erfindung betrifft eine Getriebewelle für hohe Umdre- hungsgeschwindigkeiten sowie ein Getriebe für die Übertragung der Rotation einer Turbine an einen Generator mit einer er- sten Getriebewelle für hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten und mit einer zweiten Getriebewelle, welche über entlang im we- sentlichen zur Hauptachse parallel gerichtete Getriebe zähne miteinander verzahnt sind.

In der DE 33 18 437 Al ist eine Welle beschrieben, die aus mehreren miteinander verbindbaren Ringscheiben zusammenge- setzt ist. Jede Ringscheibe weist hierbei eine Mehrzahl über den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen und eine Mehrzahl von Gewindebohrungen auf. Hierdurch kann grundsätzlich jede Wellenscheibe einzeln an der benachbarten Wellenscheibe befe- stigt sein. Vorzugsweise werden jeweils drei Wellenscheiben zu einem Paket zusammengefa t und durch eine Mehrzahl von Be- festigungsschrauben aneinander befestigt. Jeweils versetzt greift eine nächste Befestigungsschraube in ein weiter darun- ter liegendes Paket aus Wellenscheiben ein. Das bevorzugte Einsatzgebiet einer solchen aus einer Vielzahl von Wellen- scheiben zusammengesetzten Welle besteht in der Bildung von Filterpaketen von Druckrotationsfiltern. Hierbei ist es we- sentlich, da aus einem Bereich au erhalb der Welle ein Me- dium in das Innere der Welle gelangt und von dort wieder nach au en in ein entsprechendes Gefä geführt werden kann. Hier- durch ergibt sich die Notwendigkeit, die Welle als eine Hohl- welle auszubilden.

In der DE 38 05 775 C2 ist eine gebaute Getriebewelle be- schrieben, bei der einzelne Antriebselemente, insbesondere Zahnräder, drehfest auf einer Hohlwelle festgelegt sind. Die Verbindung zwischen der Hohlwelle und einem Antriebselement

erfolgt hierbei durch Reibschlu , wobei die Hohlwelle pla- stisch aufgeweitet ist und das Antriebselement elastisch vor- gespannt wurde. Das Antriebselement weist hierbei mindestens zwei durch eine Hülse verbundene Zahnscheiben unterschiedli- chen Durchmessers in einstückiger Bauweise auf. Dies bedeu- tet, da die beiden Zahnscheiben mit der Hülse als ein einzi- ges vollständig zusammenhängendes Bauteil ausgeführt sind.

Vorzugsweise ist dieses einstückige Antriebselement aus einem Gu werkstoff, insbesondere einem Tempergu , hergestellt.

Eine Getriebewelle für hohe Umdrehungszahlen findet bei- spielsweise in einem Getriebe zur Übertragung der Rotation einer Turbine auf einen Generator Anwendung. Zur Übertragung einer gro en Leistung, beispielsweise im Bereich einiger MW, kann ein solches Getriebe über zwei Getriebewellen verfügen, die ineinander verzahnt sind und von denen eine mit einer Turbinenwelle und die andere mit einer Generatorwelle in Ver- bindung steht. Zur Übertragung der gro en Leistung weist jede Getriebewelle einen entsprechend gro en Durchmesser auf, wo- bei am Au enumfang Getriebezähne angeordnet sind. Bei einer massiven Getriebewelle entstehen während des Härtungsprozes- ses im Inneren der Welle bei der Herstellung der Getriebe- welle Zugeigenspannungen, welche durch instationäre Wärme- spannungen beim Anfahren, sowie durch Fliehkraftspannungen bei hohen Umdrehungszahlen der Getriebewelle verstärkend überlagert werden. Diese Spannungen wachsen mit zunehmendem Durchmesser der Getriebewelle an.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Getriebewelle für hohe Um- drehungsgeschwindigkeiten anzugeben, bei der thermomechani- sche Spannungen gering gehalten sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Angabe eines Getriebes für die Übertragung der Rotation einer Turbine an einen Generator.

Erfindungsgemä wird die auf eine Getriebewelle gerichtete Aufgabe dadurch gelöst, da eine Getriebewelle ein entlang einer Hauptachse gerichtetes, hohlzylindrisches Mittelteil

aufweist, welches an seinem Au enumfang im wesentlichen zur Hauptachse parallel gerichtete Getriebezähne aufweist, und an das Mittelteil ein erstes Endteil angrenzt, welches mit zu- mindest einem Zuganker mit dem Mittelteil verbunden ist.

Durch ein hohlzylindrisches, gezahntes Mittelteil wird ein Gesamtspannungsniveau erreicht, welches deutlich niedriger als bei einer als Vollkörper hergestellten Getriebewelle ist.

Hierdurch ist die Herstellung einer Getriebewelle bei niedri- gem Spannungsniveau mit gro em Durchmesser möglich, wodurch die Übertragung sehr hoher Leistungen gewährleistet ist.

Hierbei ist auch die thermomechanische Belastung auf die Ge- triebezähne aufgrund des gro en Durchmessers durch entspre- chende grö enmä ige Ausgestaltung der Getriebe zähne deutlich geringer als eine kritische Belastung. Durch die Ausführung der Getriebewelle mit einem hohlzylindrischen Mittelteil wird eine leichte und steife Getriebewelle erzielt, welche hohe Eigenfrequenzen erlaubt und eine geringe statische Durchbie- gung sowie eine geringe Lagerbelastung hervorruft. Die Wand- stärke des hohlzylindrischen Mittelteils kann relativ gering sein, insbesondere weniger als 20% des Durchmessers, bei- spielsweise 10% des Durchmessers, betragen. Bei einer Getrie- bewelle in einem Getriebe zur Ankopplung einer Turbine, ins- besondere einer Gasturbine, an einen Generator kann der Durchmesser des hohlzylindrischen Mittelteils etwa 1 m betra- gen. Die Getriebezähne können beispielsweise eine Höhe von 5 cm bis 10 cm aufweisen. Die Getriebezähne können ebenfalls entlang einer Achse gerichtet sein, welche Achse schräg zu der Hauptachse verläuft. Dies ist noch durch die Formulierung "im wesentlichen parallel zur Hauptachse" umfa t.

Das erste Endteil ist vorzugsweise verdrehsicher mit dem Mit- telteil verbunden, wodurch auch bei einer hohen Umdrehungsge- schwindigkeit eine in Umfangsrichtung im wesentlichen starre Verbindung zwischen dem Endteil und dem Mittelteil gewährlei- stet ist. Die Verdrehsicherung ist vorzugsweise so ausgestal- tet, da das Mittelteil und das Endteil zueinander zentriert

sind und sich gleichzeitig unabhängig voneinander radial aus- dehnen können. Dies ermöglicht es, für das Mittelteil und das Endteil gegebenenfalls unterschiedliche Werkstoffe, den je- weiligen Anforderungen genügende Metalle oder Legierungen, zu verwenden. Auch können hierdurch ohne Bildung zusätzlicher thermomechanischer Spannungen das Endteil sowie das Mittel- teil unterschiedliche, insbesondere durch eine mechanische Belastung hervorgerufene, Temperaturverteilungen aufweisen.

Bei einer solchen verdrehsicheren Verbindung kann die Wand- stärke des hohlzylindrischen Mittelteils weitgehend ohne Be- rücksichtigung der Abmessungen des ersten Endteils und/oder eines zweiten Endteils bestimmt werden. Bei der Auslegung des Mittelteils sind je nach Anforderung die zu erwartenden ge- samten thermomechanischen Spannungen, wie Eigenspannung aus dem Härtungsproze , Zahnspannungen, Fliehkraftspannungen und instationäre Wärmespannungen, zu berücksichtigen. Das Ge- samtspannungsniveau in dem Mittelteil, welches über die Ge- triebezähne einer hohen thermomechanischen Belastung bei ei- ner Kraftübertragung an eine weitere Getriebewelle ausgesetzt ist, kann somit weitgehend unabhängig von sich an das Mittel- teil anschlie enden weiteren Kraftübertragungsteilen bestimmt werden. Das Gesamtspannungsniveau ist gegenüber einer als Vollkörper ausgeführten Getriebewelle deutlich gesenkt. Bei einer vorgegebenen Drehzahl (Umdrehungsgeschwindigkeit) der Getriebewelle ist ein gro er Durchmesser mit geringer Bela- stung der Getriebezähne erreichbar.

Die verdrehsichere Verbindung ist vorzugsweise über eine Stirnzahnkupplung, eine Plankerbverzahnung, welche letztere auch als Hirth-Verzahnung bezeichnet wird, ausgeführt. Durch eine Stirnzahnkupplung sind im wesentlichen zu einer Achse rotationssymmetrische Kupplungselemente, hier das Mittelteil und das Endteil, an ihren Stirnseiten verdrehsicher verbind- bar. Je nach konstruktiver Gegebenheit können die Kupplungs- elemente entweder mit schrägem oder mit geradem und schrägem Zahngrund ausgeführt sein. Die ineinander greifenden Zähne einer Plankerbverzahnung sind auf einem Kreis angeordnet und

radial nach innen gerichtet. Bei einem Au endurchmesser des Kreises (der Getriebewelle) von zwischen 600 mm und 1200 mm sind vorzugsweise 48 oder 72 Zähne vorgesehen. Die Zahnhöhe beträgt bei kegeligem Zahngrund zwischen 3,7 % und 5,6 % des Durchmessers. Gleiches gilt bei geradem und kegeligem Zahn- grund. Durch eine solche Stirnzahnkupplung wird eine selbst- zentrierende, drehstarre Verbindung von umlaufenden Maschi- nenteilen erzielt. Mit einer Stirnzahnkupplung erfolgt eine kraft- und formschlüssige Übertragung eines Drehmomentes. Ne- ben einer Plankerbverzahnung ist ebenfalls eine gerade Stirn- verzahnung oder eine Bogenstirnverzahnung einsetzbar.

Eine verdrehsichere Verbindung kann beispielsweise auch über radiale Bolzen hergestellt werden. Ein radialer Bolzen greift z.B. in entsprechende, einander zugeordnete radiale Nuten so- wohl des Mittelteils als auch des Endteils ein. Ein solcher radialer Bolzen kann am Innenumfang oder am Au enumfang in das Mittelteil eingreifen und ist dort gegebenenfalls gegen Herausfallen gesichert.

An das Mittelteil ist vorzugsweise ein zweites Endteil ange- ordnet, so da das Mittelteil verdrehsicher zwischen dem er- sten und dem zweiten Endteil gehalten ist. Das zweite Endteil kann analog zum ersten Endteil verdrehsicher über eine Stirn- zahnkupplung oder beispielsweise durch radiale Bolzen mit dem Mittelteil verbunden sein. Es ist ebenfalls möglich, das zweite Endteil durch Schmieden verdrehsicher mit dem Mittel- teil zu verbinden. Das erste Endteil sowie das zweite Endteil haben jeweils im Bereich der drehsicheren Verbindung im we- sentlichen den gleichen Durchmesser wie das Mittelteil, in einem Abstand von dem Mittelteil allerdings einen deutlich kleineren Durchmesser. Hierdurch sind das erste Endteil und das zweite Endteil in jeweils einem von dem Mittelteil beab- standeten Lager mit geringem Durchmesser lagerbar. Selbst bei gro em Durchmesser des Mittelteils und damit entsprechender Leistungsübertragung der Getriebewelle können mithin kompakte Lager zur Lagerung der Getriebewelle verwendet werden. Erstes

Endteil und zweites Endteil verjüngen sich vorzugsweise in axialer Richtung mit zunehmendem Abstand von dem Mittelteil.

Der Zuganker ist vorzugsweise zentrisch zur Hauptachse ange- ordnet. Er ist vorzugsweise mit dem zweiten Endteil, insbe- sondere durch ein Gewinde, fest verbunden und weist im Be- reich des ersten Endteils ein Gewinde auf. Über eine in das Gewinde eingreifende Spannmutter ist eine feste Verspannung zwischen dem ersten Endteil und dem Mittelteil und somit eine verdrehsichere Verbindung herstellbar. Sind Mittelteil und zweites Endteil ebenfalls lösbar miteinander verbunden, so wird durch ein Spannen der Spannmutter auch eine verdrehsi- chere Verbindung zwischen dem zweiten Endteil und dem Mittel- teil erreicht.

Es ist ebenfalls möglich, eine Mehrzahl von Zugankern vorzu- sehen, die entlang der Hauptachse gerichtet und insbesondere symmetrisch zu dieser angeordnet sind. In diesem Fall kann zudem eine Zwischenwelle zentrisch zur Hauptachse angeordnet sein, welche an ihrem einen Ende mit einer Generator- oder Turbinenwelle verbindbar und mit ihrem anderen Ende mit dem ersten Endteil oder dem zweiten Endteil verbunden ist. Die Zwischenwelle kann somit gegenüber dem Mittelteil axial und gegebenenfalls auch radial geringfügig beweglich sein, wo- durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen ausgleichbar sind. Dies erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Werk- stoffe für Zwischenwelle, erstes Endteil und zweites Endteil sowie Mittelteil. Der Werkstoff für jedes dieser Teile kann daher im wesentlichen unabhängig von den Werkstoffen der an- deren Teile entsprechend den geforderten thermomechanischen Eigenschaften ausgelegt werden.

Erfindungsgemä wird die auf ein Getriebe für die Übertragung der Rotation (Drehmoment, Leistung) einer Turbine an einen Generator gerichtete Aufgabe dadurch gelöst, da eine erste Getriebewelle für eine hohe Umdrehungsgeschwindigkeit sowie eine zweite Getriebewelle vorgesehen sind, wobei zumindest

die erste Getriebewelle ein entlang einer Hauptachse gerich- tetes, hohlzylindrisches Mittelteil aufweist, welches an sei- nem Au enumfang im wesentlichen zur Hauptachse parallel ge- richtete Getriebezähne und ein an das Mittelteil angrenzendes erstes Endteil aufweist, welches mit zumindest einem Zuganker mit dem Mittelteil verbunden ist. Die erste Getriebewelle ist mit dem Generator und die zweite Getriebewelle mit der Tur- bine verbindbar. Hierbei sind mit der Formulierung der im we- sentlichen zur Hauptachse parallelen Getriebezähne auch Ge- triebezähne umfa t, die leicht schräg zur Hauptachse gerich- tet sind. Durch das Getriebe wird selbst bei Übertragung ei- nes hohen Drehmoments eine Umsetzung der Drehzahl der Turbine auf die erforderliche Drehzahl des Generators erreicht. Der Durchmesser jeder Getriebewelle kann bei deutlich niedriger liegendem Niveau der gesamten thermomechanischen Spannungen, insbesondere am Au enumfang, grö er sein als bei einer ent- sprechenden Getriebewelle aus Vollmaterial. Das Getriebe kann aufgrund einer im wesentlichen unabhängig voneinander durch- führbaren Dimensionierung von Mittelteil und Endteil kom- pakte, konstruktiv einfach beherrschbare Lager aufweisen.

Selbst bei Turbinen, insbesondere Gasturbinen, für eine elek- trische Leistung von oberhalb 60 MW zeichnet sich das Ge- triebe durch ein geringes Gesamtspannungsniveau sowie durch eine leichte Bauweise aus. Bei einer Drehzahl einer Gastur- bine von über 5000 U/min, z.B. 5400 U/min, ist selbst bei gro en Leistungen von über 100 MW eine Untersetzung auf eine Generatordrehzahl von 3000 U/min (entsprechend 50 Hz) oder 3600 U/min (entsprechend 60 Hz) gewährleistet. In einem sol- chen Fall weist die erste Getriebewelle einen deutlich grö e- ren Durchmesser als die zweite Getriebewelle auf. Aufgrund des kleineren Durchmessers der zweiten Getriebewelle kann diese auch aus einem Vollmaterial ausgeführt sein.

Vorzugsweise weist jede Getriebewelle zwei gezahnte axial voneinander beabstandete Mittelteile auf, wobei die Getriebe- zähne entlang einer Achse gerichtet sind, die parallel zur Hauptachse liegt oder einen spitzen Winkel mit der Hauptachse

der Getriebewelle bildet. Die Getriebewelle ist somit gerade, schräg oder doppelt schräg verzahnt. Bei einer doppelt schräg verzahnten Ausführung der Getriebewelle bilden die beiden Mittelteile ein einziges Mittelteil, sie grenzen ohne einen Montage- oder Bearbeitungsspalt unmittelbar aneinander. Eine verdrehsichere Verbindung zwischen den beiden direkt aneinan- dergrenzenden Mitteilteilen ist vorzugsweise durch eine Stirnradkupplung, eine Plankerbverzahnung oder andere bereits oben beschriebene Konstruktionselemente hergestellt. Die Mit- telteile sind mithin konzentrisch und verdrehsicher zentriert zueinander angeordnet. Eine Umfangsnut, die bei doppelt schräg verzahnten Getriebewellen als Werkzeugauslauf bisher zwischen den verzahnten Mittelteilen erforderlich war, kann hierbei entfallen. Bei gegebenen axialen und radialen Hauptabmessungen der gesamten Getriebewelle, insbesondere des Mittelteils, kann durch Vermeidung einer Umfangsnut eine ins- gesamt grö ere tragende Zahnbreite und damit eine weitere re- duzierte thermomechanische Beanspruchung erreicht werden.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- spiele werden die Getriebewelle sowie das Getriebe näher er- läutert. Es zeigen in schematisierter, nicht ma stäblicher Darstellung unter Aufführung der für die Erläuterung bevor- zugten Komponenten FIG 1 bis 3 einen Längsschnitt durch eine Getriebewelle, FIG 4 in einer aufgeschnittenen Draufsicht ein Ge- triebe zwischen einer Gasturbine und einem Ge- nerator, und FIG 5 bis 7 einen Längsschnitt durch eine Getriebewelle mit zwei Mittelteilen.

In sämtlichen Figuren 1 bis 7 haben dieselben Bezugszeichen dieselbe Bedeutung.

Figur 1 bis 3 zeigen jeweils in einem Längsschnitt eine Ge- triebewelle 1 umfassend ein entlang einer Hauptachse 2 ge- richtetes Mittelteil 3, welches zwischen einem ersten Endteil 6a und einem zweiten Endteil 6b eingespannt ist. Der Über- sichtlichkeit halber ist in den Figuren 1 bis 3 die im we- sentlichen zur Hauptachse symmetrische Getriebewelle 1 ledig- lich oberhalb der Hauptachse 2 dargestellt. An seinem Au en- umfang 4 weist das Mittelteil 3 Getriebezähne 5 auf, die je- weils im wesentlichen parallel zur Hauptachse 2 gerichtet sind. Der Übersichtlichkeit halber ist ebenfalls lediglich ein Getriebezahn 5 dargestellt. Zwischen dem ersten Endteil 6a und dem Mittelteil 3 sowie zwischen dem zweiten Endteil 6b und dem Mittelteil 3 ist jeweils eine verdrehsichere Verbin- dung durch eine Stirnzahnkupplung 19, insbesondere eine Plan- kerbverzahnung (Hirth-Verzahnung) hergestellt. Die entspre- chenden Zähne der jeweiligen Stirnzahnkupplung 19 sind nicht näher dargestellt.

In Figur 1 ist ein zentraler entlang der Hauptachse 2 gerich- teter Zuganker 7 dargestellt, welcher fest mit dem zweiten Endteil 6b verbunden ist und ein über das erste Endteil 6a hinausragendes Gewinde 21 aufweist. Auf dieses Gewinde 21 setzt eine Spannmutter 20 auf, die in Kontakt mit dem ersten Endteil 6a steht und dieses verspannt. Durch eine Verspannung mittels der Spannmutter 20 ist ein solcher Anpre druck in der Plankerbverzahnung 19 erreicht, da sowohl eine zentrische Ausrichtung als auch eine verdrehsichere Verbindung zwischen erstem Endteil 6a bzw. zweitem Endteil 6b und dem Mittelteil 3 gewährleistet ist. Das erste Endteil 6a sowie das zweite Endteil 6b verjüngen sich mit zunehmendem Abstand von dem Mittelteil 3 und gehen in einen Durchmesser, welcher deutlich geringer als der durch den Au enumfang 4 gegebene Durchmesser des Mittelteils 3 ist, über. Mit diesem geringen Durchmesser sind sie als Wellensegment entlang der Hauptachse 2 gerich- tet. In diesem Bereich mit geringem Durchmesser können das erste Endteil 6a und das zweite Endteil 6b auf einem entspre- chenden, nicht dargestellten jeweiligen Lager gelagert wer-

den. Das zweite Endteil 6b weist an seinem dem Mittelteil 3a gegenüberliegenden Ende einen Flansch 18 zur Befestigung an einer Welle einer Turbine 16a oder eines Generators 16b auf.

In Figur 2 gehen das erste Endteil 6a sowie das zweite End- teil 6b jeweils in einem Abstand von dem Mittelteil 3 in ei- nen Vollwellenbereich geringeren Durchmessers über, in dem eine Lagerung der Getriebewelle 1 erfolgt. Das zweite Endteil 6b weist analog zu dem in Figur 1 beschriebenen Ausführungs- beispiel einen Flansch 18 auf. Eine Einspannung und somit eine Befestigung des Mittelteils 3 zwischen dem ersten End- teil 6a und dem zweiten Endteil 6b erfolgt durch eine Mehr- zahl von Zugankern 17. Diese Zuganker 17, von denen der Über- sichtlichkeit halber lediglich einer dargestellt ist, sind entlang der Hauptachse 2 gerichtet und von dieser beabstan- det, vorzugsweise symmetrisch, angeordnet. Gegenüber einem einzigen zentralen Zuganker 7 (vgl. Figur 1) haben diese Zug- anker 17 einen jeweils geringeren Durchmesser. Eine Verspan- nung der Zuganker 17 durch eine entsprechende Spannmutter 20 kann sowohl im Bereich des zweiten Endteils 6b als auch im Bereich des ersten Endteils 6a erfolgen.

In Figur 3 ist eine Getriebewelle 1 dargestellt, welche ana- log zu dem Ausführungsbeispiel gemä Figur 2 eine Mehrzahl von Zugankern 17 aufweist. Weiterhin weist die Getriebewelle 1 eine zentrisch angeordnete, sich entlang der Hauptachse 2 erstreckende, vorzugsweise aus Vollmaterial bestehende Zwi- schenwelle 10 auf. Diese Zwischenwelle 10 ist in einem ersten Endbereich 14 über eine entsprechende Zahnradkupplung mit dem ersten Endteil 6a verzahnt. Sie weist in eine dem zweiten Endteil 6b zugeordneten zweiten Endbereich 15 einen Flansch 18 zur Befestigung an einer Turbinen- oder Generatorwelle 16a, 16b auf. Die Zwischenwelle 10 ist gegenüber dem ersten Endteil 6a axial sowie radial fixiert. Die Zwischenwelle 10 kann aufgrund ihrer Länge Höhenunterschiede, z.B. aus relati- ven thermischen Dehnungen zwischen Getriebe und gekuppelter Maschine, ausgleichen.

Figur 4 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht ein Ge- triebe 8 mit einer ersten Getriebewelle 1 und einer zweiten Getriebewelle 11. Die erste Getriebewelle 1 ist über einen Flansch 18 mit einer Turbinenwelle 16a einer Gasturbine 12 und die zweite Getriebewelle 11 ebenfalls über einen Flansch 18 mit einer Generatorwelle 16b eines Generators 13 verbun- den. Jede Getriebewelle 1, 11 hat zwei gezahnte Mittelteile 3a, 3b, die axial voneinander beabstandet sind. Die Getriebe- zähne 5 jedes Mittelteils 3 sind schräg gegenüber der Hauptachse 2 der jeweils zugeordneten Getriebewelle 1, 11 ge- richtet. Die Getriebezähne 5 der ersten Getriebewelle 1 grei- fen in die zugeordneten Getriebezähne 5 der zweiten Getriebe- welle 11 ein. Die zwei Mittelteile 3a, 3b der ersten Getrie- bewelle 1 weisen einen geringeren Durchmesser als die zwei Mittelteile 3a, 3b der zweiten Getriebewelle 11 auf. Hier- durch ist eine Untersetzung der Drehzahl der Gasturbine 12 auf die Drehzahl des Generators 13 erreicht. Ein jeweiliges Mittelteil 3 ist analog zum Ausführungsbeispiel gemä Figur 2 zwischen einem ersten Endteil 6a und einem zweiten Endteil 6b über eine Mehrzahl von Zugankern 17 verdrehsicher und kraft- schlüssig eingespannt. Selbstverständlich ist eine Ausführung des Getriebes analog zu den Ausführungsbeispielen gemä Figu- ren 1 und 3 möglich.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen jeweils eine Getriebewelle 1 für ein Getriebe 8 (siehe Figur 4) zur Ankopplung einer Gastur- bine 12 an einen Generator 13. Die Getriebewelle 1 ist ent- lang einer Hauptachse 2 gerichtet und weist ein aus zwei Mit- telteilen 3a, 3b bestehendes Mittelteil 3 auf. Jedes Mittel- teil 3a, 3b weist Getriebezähne 5 (durch eine strichpunk- tierte Linie in den Figuren 5 bis 7 unterhalb der Hauptachse 2 dargestellt) auf, die entlang einer jeweiligen gegenüber der Hauptachse 2 schräg gerichteten Achse verlaufen. Die Ge- triebewelle 1 stellt somit eine doppelt schräg verzahnte Ge- triebewelle dar. Die Mittelteile 3a, 3b sind über eine Plan- kerbverzahnung 19 verdrehsicher, radial beweglich und konzen-

trisch zueinander angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist in den Figuren 5 bis 7 von einer Darstellung des Zugan- kers 7, 17 abgesehen worden; hierzu wird auf die Ausführungen zu den Figuren 1 bis 3 verwiesen. An das Mittelteil 3b grenzt jeweils ein zweites Endteil 6b an, welches mit dem Mittelteil 3b verdrehsicher verbunden ist. Das zweite Endteil 6b ist je- weils über einen Flansch 18 mit einer Generatorwelle 16b ei- nes Generators 13 verbunden. In Figur 5 und Figur 6 ist das zweite Endteil 6b ebenfalls über eine Plankerbverzahnung 19 verdrehsicher mit dem Mittelteil 3b verbunden. In Figur 7 bilden das Mittelteil 3b und das zweite Endteil 6b eine Ein- heit, insbesondere ist das zweite Endteil 6b mit dem Mittel- teil 3b fest verschwei t. An das Mittelteil 3a grenzt ein er- stes Endteil 6a an, welches ebenfalls verdrehsicher mit dem Mittelteil 3a verbunden ist. Diese verdrehsichere Verbindung erfolgt gemä Figur 5 wiederum über eine Plankerbverzahnung 19 und in den Figuren 6 bis 7 insbesondere durch ein Ver- schwei en des Mittelteils 3a mit dem ersten Endteil 6a. Die Getriebewelle 1 weist somit gemä Figur 5 vier lösbar mitein- ander verbundene Teile, gemä Figur 6 drei lösbare Teile und gemä Figur 7 zwei lösbare Teile auf.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Getriebewelle aus, welche ein hohlzylindrisches, die Getriebezähne tragendes Mittelteil aufweist. Das Mittelteil ist vorzugsweise zwischen zwei Endteile eingespannt, die über eine verdrehsichere und radiale Ausdehnungen ermöglichende Stirnzahnkupplung mit dem Mittelteil verzahnt sind. Die Endteile haben jeweils zum Zwecke der Lagerung in einem Abstand von dem Mittelteil einen deutlich geringeren Durchmesser als der Durchmesser des Au enumfangs des Mittelteils. Hierdurch ist eine besonders leichte Getriebewelle mit geringen thermomechanischen Span- nungen am Au enumfang gegeben, die einen gro en Durchmesser und damit eine gro e Leistungsübertragung, beispielsweise für Gasturbinen von bis zu deutlich über 100 MW, erlaubt.