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Patent Searching and Data


Title:
INSULATED PITCH TUBE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/052693
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an arrangement comprising a gearbox, a pitch tube (103) and a fixing means (101), wherein the pitch tube (103) is fixed in the gearbox by means of the fixing means (101). The fixing means (101) is configured in an electrically insulating manner with respect to the pitch tube (103).

Inventors:
STRASSER DIRK (DE)
WEIST DIETMAR (DE)
STOYANOV DEYAN (DE)
SPERLICH RALF (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/072957
Publication Date:
March 25, 2021
Filing Date:
August 17, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
ZF WIND POWER ANTWERPEN NV (BE)
VESTAS WIND SYS AS (DK)
International Classes:
F16H57/029; F03D15/00; F03D80/80; F16H57/04; H01B17/58
Foreign References:
EP2541058A12013-01-02
DE102014200674A12015-07-16
US20170023067A12017-01-26
EP3001062A12016-03-30
US6019292A2000-02-01
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung mit einem Getriebe, einem Durchführungsrohr (103) und einem Fixier mittel (101 ); wobei das Durchführungsrohr (103) mittels des Fixiermittels (101) in dem Getriebe fixiert ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (101 ) gegenüber dem Durchführungsrohr (103) elektrisch isolierend ausgeführt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsrohr (103) relativ zu dem Fixiermittel (101) axial beweglich ist.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, das das Durchführungsrohr (103) mittels des Fixiermittels (101) in einer Welle odereinem drehbar gelagerten Planetenträger (105) des Getriebes fixiert ist; wobei das Fixiermittel (101 ) das Durchführungsrohr (103) elektrisch gegenüber der Welle oder dem Planetenträger (105) isoliert.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (101 ) ein zentrisches, durchgehendes Loch aufweist; wobei das Fixiermittel (101 ) in dem Loch mit dem Durchführungsrohr (103) gefügt ist.

5. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch unter Rückbezug auf An spruch 2; dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (101 ) entlang seines radial äußeren Randes mit der Welle oder dem Planetenträger (105) gefügt ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5; dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (101) einen Grundkörper (107) und einen elektrischen Nichtleiter (113) aufweist; wobei der Nichtleiter (113) zwischen dem Grundkörper (107) und der Welle oder dem Pla netenträger (105) angeordnet ist.

7. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Grundkörpers (107) radial zwischen dem Durchführungsrohr (103) und dem Nichtleiter (113) angeordnet ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch einen drehwirksam mit dem Getriebe verbundenen Generator.

9. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch; gekennzeichnet durch eine Kupplung (201), die eine Ausgangswelle (203) des Getriebes drehfest mit einer Eingangswelle (205) des Generators verbindet; wobei die Kupplung (201) elektrisch isolierend ausgeführt ist.

10. Anordnung mit einem Getriebe, einem Durchführungsrohr und einem Fixiermittel; wobei das Durchführungsrohr mittels des Fixiermittels in dem Getriebe fixiert ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsrohr aus einem Isolator besteht.

Description:
Isoliertes Durchführunqsrohr

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei Windkraftanlagen ist ein Trend hin zu integrierten Antriebssträngen zu verzeich nen. Bei einem integrierten Antriebsstrang bilden das Getriebe und der Generator eine bauliche Einheit. Dies zieht Probleme mit Streuströmen nach sich. Die Streu ströme können in Form von hochfrequenten Wechselströmen oder niederfrequenten Gleich- oder Wechselströmen auftreten. Es besteht die Gefahr, dass an Verzahnun gen und Wälzlagern durch Spannungsüberschläge Schäden auftreten.

Um Folgeschäden aufgrund von Streuströmen zu vermeiden, müssen geeignete Maßnahmen zur Isolierung getroffen werden. Bei mittelschnell laufenden Antriebs strängen sind allerdings die zu übertragenden Drehmomente zwischen Getriebe und Generator vergleichsweise hoch. Gleichzeitig mangelt es aufgrund der integrierten Bauweise des Antriebsstrangs zwischen Getriebe und Generator an verfügbarem Bauraum. Dies erschwert eine ausreichende Dimensionierung der drehmomentüber tragenden Bauteile. Dies betrifft insbesondere die elektrische Isolierung der drehmo mentübertragenden Bauteile.

Insbesondere eine elektrische Isolierung des sogenannten Durchführungsrohrs ist problematisch, das sich die Länge Durchführungsrohr bei Temperaturschwankungen in axialer Richtung ändert. Zugleich ändert sich der Durchmesser des Durchfüh rungsrohrs. Aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten des Durch führungsrohrs und der als elektrischer Isolator in Frage kommenden Materialien be steht daher die Gefahr, dass sich das Durchführungsrohr in dem Isolator „ver klemmt“.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben verbesserte Lösung verfügbar zu machen. Insbeson dere sollen Schäden, die in einem integrierten Antriebsstrang aufgrund von Streu strömen auftreten können, vermieden werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Wei terbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Bei dem Getriebe kann es sich insbesondere um ein Getriebe für eine Windkraftan lage handeln. Ein Durchführungsrohr, auch Pitch Tube genannt, ist ein Rohr zum Durchführen von, etwa elektrischen oder hydraulischen Versorgungsleitungen durch das Getriebe. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es durch das Getriebe bzw. das Gehäuse des Getriebes hindurchführt und seine Mündungen außerhalb des Getrie bes bzw. des Gehäuses des Getriebes angeordnet sind. Gegenüber dem Gehäuse des Getriebes ist das Durchführungsrohr bevorzugt schmierstoffundurchlässig abge dichtet.

Das Durchführungsrohr ist mittels des Fixiermittels in dem Getriebe, das heißt in min destens einer Komponente des Getriebes fixiert. Das Durchführungsrohr ist gewöhn lich rotationssymmetrisch ausgestaltet. Entsprechend ist das Fixiermittel bevorzugt ebenso rotationssymmetrisch.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass das Durchführungsrohr aufgrund des Umstands, dass es vollständig durch das Getriebe hindurchführt, ein maßgeblicher Überträger von Streuströmen ist. Erfindungsgemäß ist daher das Fixiermittel gegen über dem Durchführungsrohr elektrisch isolierend ausgeführt. Das Fixiermittel isoliert also das Durchführungsrohr und die Komponente des Getriebes, in der das Durch führungsrohr mittels des Fixiermittels fixiert ist, elektrisch voneinander. Dadurch wird ein Hauptverursacher von Kriechströmen eliminiert. Die Erfindung verhindert wir kungsvoll, dass von einem Generator ausgehende Kriechströme über das Durchfüh rungsrohr in das Getriebe eingeleitet werden. Die erfindungsgemäße Isolierung ist besonders für integrierte Antriebsstränge geeignet, da sie nur wenig Bauraum bean sprucht.

Bevorzugt ist das Durchführungsrohr relativ zu dem Fixiermittel axial, d.h. in Richtung einer Drehachse, etwa einer Drehachse der Komponente, in der das Durchführungs rohr mittels des Fixiermittels fixiert ist, beweglich weitergebildet. Dadurch lassen sich Längenänderungen des Durchführungsrohrs infolge von Temperaturschwankungen ausgleichen.

In einer bevorzugten Weiterbildung handelt es sich bei der Komponente des Getrie bes, in der das Durchführungsrohr mittels des Fixiermittels fixiert ist, um eine Welle, insbesondere eine Hohlwelle, oder einen drehbar gelagerten Planetenträger. Das Fi xiermittel isoliert weiterbildungsgemäß das Durchführungsrohr elektrisch gegenüber der Welle oder dem Planetenträger.

In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung weist das Fixiermittel ein durch gehendes Loch auf. Das Loch ist zentrisch ausgerichtet, das heißt seine Mittelachse stimmt mit einer Mittelachse des Durchführungsrohrs überein. Insbesondere können das Durchführungsrohr und das Loch rotationssymmetrisch sein. In diesem Fall stim men eine Symmetrieachse des Durchführungsrohrs und eine Symmetrieachse des Lochs überein. Das Durchführungsrohr verläuft durch das Loch hindurch und ist dort mit dem Fixiermittel verfügt.

Entlang seines radial äußeren Randes ist das Fixiermittel in einer bevorzugten Wei terbildung mit der Komponente des Getriebes, in der das Durchführungsrohr fixiert ist, bzw. mit der Welle oder dem Planetenträger gefügt.

Das Fixiermittel weist in einer bevorzugten Weiterbildung einen elektrischen Nichtlei ter und einen Grundkörper auf. Letzterer kann aus einem elektrisch leitfähigen Mate rial bestehen. Der elektrische Nichtleiter ist zwischen dem Durchführungsrohr und dem Grundkörper oder weiterbildungsgemäß zwischen dem Grundkörper und der Komponente des Getriebes, in der das Durchführungsrohr mittels des Fixiermittels fixiert ist, bzw. zwischen dem Grundkörper und der Welle oder dem Planetenträger angeordnet.

Bevorzugt ist der Grundkörper so weitergebildet, dass mindestens ein Teil des Grundkörpers radial zwischen dem Durchführungsrohr und dem Nichtleiter angeord net ist. Dieser Teil des Grundkörpers ist bevorzugt in Umfangsrichtung in sich ge schlossen. Insbesondere kann der Teil des Grundkörpers hohlzylindrisch geformt sein. Erfüllt bevorzugt einen zwischen dem Durchführungsrohr und dem Nichtleiter verlaufenden Zwischenraum vollständig aus. Weiterhin bevorzugt wird ein Grundkör per, dessen Material den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Material des Durchführungsrohrs aufweist. Insbesondere können der Grundkörper und das Durchführungsrohr aus dem gleichen Material bestehen.

Die Weiterbildung ist dann von Vorteil, wenn der Nichtleiter und das Durchführungs rohr einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dann be stünde die Gefahr, dass unterschiedliche Maßänderungen infolge von Temperatur schwankungen die axiale Beweglichkeit des Durchführungsrohrs in dem Fixiermittel beeinträchtigen. Der weiterbildungsgemäße Teil des Fixiermittels hingegen schirmt das Durchführungsrohr gegenüber Maßänderungen des Nichtleiters ab. Die axiale Beweglichkeit des Durchführungsrohrs bleibt so gewährleistet.

Die Anordnung ist bevorzugt mit einem Generator weitergebildet, der drehwirksam mit dem Getriebe verbunden ist. Dies bedeutet, dass eine Ausgangswelle des Getrie bes drehfest mit einer Eingangswelle des Generators verbunden ist. Insbesondere können das Getriebe und der Generator einen integrierten Antriebsstrang bilden.

In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist eine Kupplung vorgesehen, welche die Ausgangswelle des Getriebes drehfest mit der Eingangswelle des Gene rators verbindet. Die Kupplung wirkt elektrisch isolierend. Dadurch ist eine vollstän dige elektrische Isolierung der spannungsgefährdeten Komponenten des Getriebes und des Generators gewährleistet.

Die Erfindung ermöglicht es, ein elektrisch leitendes Durchführungsrohr, etwa ein metallisches Durchführungsrohr zu verwenden. Die der Erfindung zugrundeliegende Idee lässt sich alternativ umsetzen, indem nicht das Fixiermittel elektrisch isolierend wirkt, sondern das Durchführungsrohr selbst. Dies lässt sich mittels eine Durchfüh rungsrohrs erreichen, das aus einem Isolator besteht. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstim mende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale.

Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein Fixiermittel mit Einlage; und Fig. 2 eine Kupplung.

Das in Fig. 1 dargestellte Fixiermittel 101 dient dazu, ein Durchführungsrohr 103 an triebsseitig in einem Planetenträger 105 zu fixieren. Durch das Fixiermittel 101 wird insbesondere die radiale Position des Durchführungsrohrs 103 festgelegt. Das Fixier mittel 101 selbst ist starr in dem Planetenträger 105 fixiert, das heißt eine Fixierung zwischen dem Fixiermittel 101 und dem Planetenträger 105 lässt keinerlei Relativbe wegungen zwischen dem Fixiermittel 101 und dem Planetenträger 105 zu.

Ein metallischer Grundkörper 107 des Fixiermittels 101 ist im Querschnitt L-förmig aufgebaut. Der Grundkörper 107 ist mit dem Planetenträger 105 verschraubt. Ent sprechende Verschraubungen sind elektrisch isolierend ausgeführt.

Eine mit dem Grundkörper 107 verschraubte Nase 109 greift in eine Aussparung 109 des Durchführungsrohrs 103 ein, um das Durchführungsrohr 103 relativ zu dem Pla netenträger 105 drehfest zu fixieren.

In einen zwischen dem Grundkörper 107 und dem Planetenträger 105 verlaufenden Spalt ist eine Isolierschicht 113 eingebracht. Diese besteht aus einem elektrischen Isolator, etwa Polyamid. Die Isolierschicht 113 isoliert den Grundkörper 107 und da mit das Durchführungsrohr 103 elektrisch gegenüber dem Planetenträger 105. Wie der Querschnitt des Grundkörpers 107 ist auch der Querschnitt der Isolierschicht 113 L-förmig.

Der axiale Schenkel des im Querschnitt L-förmigen Grundkörpers 107 verläuft in axi aler Richtung zwischen der Isolierschicht 113 und dem Durchführungsrohr 103. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich Maßänderungen der Isolierschicht 113 infolge von Temperaturschwankungen auf das Durchführungsrohr 103 auswirken. So bleibt die axiale Verschiebbarkeit des Durchführungsrohrs 103 gegenüber dem Planeten träger 105 auch bei Temperaturschwankungen erhalten.

Die in Fig. 2 dargestellte Kupplung 201 verbindet eine ausgangsseitige Sonnenwelle 203 mit einer Eingangswelle 205 eines Generators. Die Sonnenwelle 203 bildet ei nen ersten Flansch 207 aus, die Eingangswelle 205 des Generators einen zweiten Flansch 209. Der erste Flansch 207 und der zweite Flansch 209 sind miteinander verschraubt. Auf diese Weise kommt eine drehfeste Verbindung zwischen dem ers ten Flansch 207 und dem zweiten Flansch 209 zustande.

Zwischen dem ersten Flansch 207 und dem zweiten Flansch 209 befindet sich eine Scheibe 211 , die aus einem elektrischen Isolator besteht. Auch die Verschraubungen des ersten Flansches 207 und des zweiten Flansches 209 sind mit elektrischen Isola toren gekapselt. Somit sind die Sonnenwelle 203 und die Eingangswelle 205 des Ge nerators elektrisch voneinander isoliert. In Kombination mit dem isolierten Durchfüh rungsrohr wird eine vollständige Isolierung des Getriebes gegenüber dem Generator erreicht.

Von Vorteil ist eine derartige Kombination insbesondere, weil sie sich die Isolierun gen vollständig im Bauraum des Getriebes anordnen lassen. Die Schnittstellen des Getriebes nach außen hin werden daher nicht beeinflusst.

Bezuqszeichen Fixiermittel Durchführungsrohr Planetenträger Grundkörper Aussparung Isolierschicht Kupplung Sonnenwelle Eingangswelle erster Flansch zweiter Flansch Scheibe