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EP-4638951-B1 - PLANETARY GEARBOX AS WELL AS DRIVE TRAIN AND WIND TURBINE WITH A CORRESPONDING PLANETARY GEARBOX

EP4638951B1EP 4638951 B1EP4638951 B1EP 4638951B1EP-4638951-B1

Inventors

  • HAMBRECHT, Ralf

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20231207

Claims (13)

  1. Powertrain (102) for a wind power installation (100) driven by a rotor (106) for the torque-transmitting connection of a rotor (106) to a generator (112), comprising a main bearing unit (108) having a bearing housing (120) and a main shaft (118), and a planetary transmission (110) which is driven by the main shaft (118) and has at least one planetary stage (14) which revolves about a rotation axis A D in a transmission housing (12), wherein the at least one planetary stage (14) has a planet carrier (16) and a ring gear (20), and the planet carrier (16) or the ring gear for driving is operatively connected at least indirectly to the rotor (106), and wherein the planet carrier (16) has a plurality of planet gears (18) which revolve conjointly with the planet carrier (16) and alternately mesh with the ring gear (20) and a sun gear (22), and wherein provided are at least three guide elements (24) which are disposed circumferentially about the rotation axis A D and are in each case operatively connected alternately to the transmission housing (12) and a circumferential region (26) of the planet carrier (16), characterized in that the at least three guide elements (24) are in each case constructed of multiple parts, wherein one guide jaw (28) is in each case disposed on each axial side of the planet carrier (16).
  2. Powertrain (102) according to Claim 1, characterized in that the circumferential region (26) interacting with the guide elements (24) is disposed in an outer third of a radius of the planet carrier (16).
  3. Powertrain (102) according to one of Claims 1 and 2, characterized in that two of the guide elements (24) are disposed in a region of the lower half of the circumference of the planet carrier (16).
  4. Powertrain (102) according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the guide elements (24) guide the planet carrier (16) in the axial and in the radial direction relative to the transmission housing (12).
  5. Powertrain (102) according to one of Claims 1 to 4, characterized in that at least one of the guide elements (24) encompasses the planet carrier (16) in the radial direction on one axial side, preferably on both axial sides.
  6. Powertrain (102) according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the guide jaws (28) are constructed of multiple parts, preferably of two parts, wherein for respective guiding a first jaw part (30) impinges on an outer circumferential face of the planet carrier (16) and a second jaw part (32) impinges on an axial lateral face of the planet carrier (16).
  7. Powertrain (102) according to Claim 6, characterized in that the first jaw part (30) comprises a rotatably mounted guide roller (34).
  8. Powertrain (102) according to Claim 6 or 7, characterized in that the first jaw part (30) forms at least one substantially radially extending oil channel (40).
  9. Powertrain (102) according to one of Claims 1 to 8, characterized in that at least one of the guide elements (24) sits so as to be preloaded in the radial direction between the transmission housing (12) and the planet carrier (16).
  10. Powertrain (102) according to one of Claims 1 to 9, characterized in that a connection between the bearing housing (120) of the main bearing unit (108) and the transmission housing (12), or between the main shaft (118) of the main bearing unit (108) and the planet carrier (16) of the planetary stage (14), is embodied as a flexible connection.
  11. Powertrain (102) according to Claim 10, characterized in that the flexible connection is formed by a flange element (126) between the bearing housing (120) and the transmission housing (12), or by a flexible coupling element (122) between the main shaft (118) and the planetary stage (114).
  12. Wind power installation (100) comprising a rotor flange (104) with a rotor (106) and a generator (112), wherein a powertrain (102) which is held on a machine support (114) and connects the rotor flange (104) to the generator (112) is provided, characterized in that the powertrain (102) is designed according to one of Claims 1 to 11.
  13. Data agglomerate comprising data packets combined in a common file or distributed among different files for depicting the three-dimensional design and/or the interactions of all the constituent parts provided in a powertrain (102) according to one of Claims 1 to 11, wherein the data packets are specified, during processing by a data processing device, to carry out additive manufacturing of the constituent parts of the planetary transmission (10), in particular by 3D printing by means of a 3D printer and/or a simulation of the functioning of the powertrain (102).

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für eine über einen Rotor angetriebene Windkraftanlage zur drehmomentübertragenden Verbindung eines Rotors mit einem Generator, umfassend eine Hauptlagereinheit mit einem Lagergehäuse und einer Hauptwelle und ein über die Hauptwelle angetriebenes Planetengetriebe mit zumindest einer in einem Getriebegehäuse um eine Drehachse AD umlaufenden Planetenstufe, wobei die zumindest eine Planetenstufe einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist und der Planetenträger oder das Hohlrad zumindest mittelbar mit dem Rotor antriebsverbunden ist und wobei der Planetenträger mehrere mit dem Planetenträger umlaufend und wechselseitig mit einem dem Hohlrad und einem Sonnenrad in einem Verzahnungseingriff stehende Planetenrädern aufweist. Planetenträger in Planetengetrieben für Windkraft- oder Industrieanwendungen werden üblicherweise mit Wälzlagern in einem Getriebegehäuse gelagert. Die Lagerung erfolgt üblicherweise mit Zylinderrollenlagern, Momentenlager oder Kegelrollenlagern. Diese weisen jeweils einen Innen- und Außenring auf. Insbesondere Außenringe unterliegen einer erhöhten Ringwandergefahr und werden gegen Verdrehen z.B. formschlüssig gesichert. In neueren integrierten Antriebsstrangkonzepten übernimmt z.T. die Antriebswellenlagerung die Führung des ersten Planetenträgers. Die Lagerung des Planetenträgers in dem Getriebegehäuse ist dann in dem Bereich angeordnet, in dem der Planetenträger mit der Antriebswelle verbunden ist oder in dem Bereich, in dem der Planetenträger abtriebsseitig mit einer Ausgangswelle verbunden ist. Beiden konstruktiven Ausgestaltungen ist gemeinsam, dass die Lagerung des Planetenträgers im Bereich eines kleineren Durchmessers erfolgt, verglichen mit dem Außendurchmesser des Planetenträgeraußendurchmesser. Das hat zur Folge, dass die Stützstruktur des Getriebegehäuses, zum Beispiel Stege oder Flansche, zur Aufnahme der Lagerungskräfte nach innen auf den kleinen Durchmesser der Lagerung gezogen werden muss. Dadurch muss mehr Material eingesetzt werden und es wird mehr axialer Bauraum für die Lagerung des Planetenträgers im Getriebegehäuse benötigt. Die eingesetzten Wälzlager weisen in der Regel hohe Steifigkeiten auf und positionieren den Planetenträger während eines Betriebs in einer Ist-Position, die nicht unbedingt der Soll-Position entspricht, die sich aus dem Gleichgewicht der Verzahnungskräfte, beispielsweise bei Nennlast, einstellen würde. Durch die Abweichung von Ist-Position zu Soll-Position entstehen zusätzliche Zwangskräfte auf die Lagerungen und in der Planetenstufe. Die eingesetzten Wälzlager sind baulich gesehen groß und beeinflussen maßgeblich die Gesamtkosten des Getriebes. Bei hohen Leistungen bzw. Antriebsmomenten die Welle-Nabe-Verbindungen zwischen Antriebswelle und Planetenträger müssten größere Anschlussdurchmesser gewählt werden, was wiederum größere Lagerdurchmesser für die Lagerung des Planetenträgers erfordert. Die EP 2 975 299 A1 zeigt ein Planetengetriebe, bei dem der Planetenträger über segmentierte Radialgleitlager in dem Getriebegehäuse abgestützt ist. Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Lagerung des Planetenträgers derart weiterzubilden, dass höhere Leistungen bzw. Antriebsmomente übertragen werden können. Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine verbesserte Lagerung des Planetenträgers bei hohen Leistungen bzw. Antriebsmomenten ermöglichen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Eine Ausführungsform betrifft einen Antriebsstrang für eine über einen Rotor angetriebene Windkraftanlage zur drehmomentübertragenden Verbindung eines Rotors mit einem Generator, umfassend eine Hauptlagereinheit mit einem Lagergehäuse und einer Hauptwelle und ein über die Hauptwelle angetriebenes Planetengetriebe mit zumindest einer in einem Getriebegehäuse um eine Drehachse AD umlaufenden Planetenstufe, wobei die zumindest eine Planetenstufe einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist und der Planetenträger oder das Hohlrad zumindest mittelbar mit dem Rotor antriebsverbunden ist und wobei der Planetenträger mehrere mit dem Planetenträger umlaufende und wechselseitig mit einem dem Hohlrad und einem Sonnenrad in einem Verzahnungseingriff stehende Planetenrädern aufweist und wobei zumindest drei Führungselemente vorgesehen sind, die umfänglich bezogen auf die Drehachse AD angeordnet sind und die jeweils wechselseitig in einer Wirkverbindung mit dem Getriebegehäuse und einem Umfangsbereich des Planetenträgers stehen, wobei die zumindest drei Führungselemente jeweils mehrteilig aufgebaut sind, wobei jeweils eine Führungsbacke auf jeder axialen Seite des Planetenträgers angeordnet ist. Das Planetengetriebe kann eine oder mehrere Planetenstufen umfassen. Die jeweils letzte Planetenstufe kann mittelbar oder unmittelbar einen Generator antreiben. Bei einem mittelbaren A