[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101890436B1 - 기어 박스, 시일 및 커버 장치 - Google Patents

기어 박스, 시일 및 커버 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101890436B1
KR101890436B1 KR1020120026404A KR20120026404A KR101890436B1 KR 101890436 B1 KR101890436 B1 KR 101890436B1 KR 1020120026404 A KR1020120026404 A KR 1020120026404A KR 20120026404 A KR20120026404 A KR 20120026404A KR 101890436 B1 KR101890436 B1 KR 101890436B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
input shaft
cover
support component
bearing
gearbox
Prior art date
Application number
KR1020120026404A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120106611A (ko
Inventor
제임스 브로클리 크리스토퍼
존 스코트 데이비드
제임스 깁스 폴
윤 푼 시우
샨드라칸트 파우아 케탄
Original Assignee
로맥스 테크놀로지 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로맥스 테크놀로지 리미티드 filed Critical 로맥스 테크놀로지 리미티드
Publication of KR20120106611A publication Critical patent/KR20120106611A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101890436B1 publication Critical patent/KR101890436B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/50—Maintenance or repair
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/50—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2186—Gear casings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)

Abstract

풍력 터빈을 위한 기어박스(18)는 단일 장소에서 제1 단 유성 캐리어(26)의 다운윈드 측에 위치되는 베어링 장치(34)를 구비한다. 유성 캐리어(26)는 유성 기어로부터 반경방향 내향으로 그리고 축방향으로 다운윈드 쪽으로 연장되는 부분(27)을 구비한다. 이는 베어링 장치의 직경, 중량 및 비용을 감소시킨다. 직경은 예를 들어 입력 샤프트의 외경보다 작을 수 있다. 또한, 제1 단 유성 캐리어(26)의 업윈드 측에 위치되는 베어링이 요구되지 않는다. 따라서, 기어박스(18)의 중량은 제1 단 유성 캐리어(26)의 다운윈드 측에서 한 쌍의 배면 조합 테이퍼 롤러 베어링(34)의 두 이론적 지지점 사이에서 지지된다. 기어박스를 위한 지지는 기어박스의 중량이 두 이론적 지지점의 연장선상에 놓이는 정면 조합 베어링을 갖춘 전통적인 장치에 비해 더욱 안정적이다. 제1 단 유성 캐리어(26)를 위한 업윈드 베어링의 부재는 전방 커버(1108)가 외력을 받지 않음을 의미한다. 따라서, 제1 단 링 기어(28)의 업윈드 측에 수평-분할식 얇은 커버가 사용될 수 있다. 이 장치는 업윈드 베어링을 위한 전통적인 하우징에 비해 약 1톤만큼 하우징의 중량을 감소시킬 수 있다. 일체로 주조될 수 있는, 기어박스 플랜지(1240), 입력 샤프트(24) 및 제1 단 유성 캐리어(26)를 포함하는 단일체 구성의 부재가 별개의 구성요소들을 구비하는 이전의 설계에 비해 이 부품의 중량을 감소시킨다. 또한, 커넥터 및 커플링에 요구되는 기계가공이 감소되고, 개별 구성요소를 정렬시키는 어려움이 없어진다. 제1 단 유성 캐리어(26)의 출력측의 치수는 이 구성요소 상의 응력 수준이 감소되도록 증가된다. 따라서, 저 비용의 주철이 사용될 수 있다.

Description

기어 박스, 시일 및 커버 장치{GEAR BOX, SEAL, AND COVER ARRANGEMENTS}
본 발명의 실시 형태는 기어 박스 장치에 관한 것이다. 본 발명은 결코 제한됨이 없이 특히 풍력 터빈(wind turbine) 내의 기어 박스 장치에 적용가능하다.
풍력 터빈은 풍력을 전력으로 변환시키기 위한 장치이며, 보통 로터, 기어 박스 및 발전기를 포함한다. 작동시, 바람은 로터를 회전하게 하고, 높은 토크의, 비교적 낮은 주파수의 입력을 기어 박스에 제공하게 한다. 기어 박스는 로터로부터의 높은 토크의 입력을 낮은 토크의, 비교적 높은 주파수의 출력으로 변환시킨다. 발전기는 기어 박스의 출력부에 연결되고, 회전 운동을 전력으로 변환시킨다.
허브(주 샤프트)와 기어박스 사이에 사용되는 전통적인 연결 방법은 볼트 또는 수축 디스크(shrink disc)의 적용을 포함한다. 볼트를 사용한 연결의 경우, 연결 플랜지의 외경은 조립 제한으로 인해 제1 단(stage) 유성 캐리어 상의 업윈드(up-wind) 베어링의 내경에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 간단하고 안전한 볼트 시스템에 의한 적용이 제한된다. 현재, 수축 디스크가 더욱 흔하게 사용된다.
따라서, 대안적인 기어 박스 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 연결 플랜지의 외경과 유성 캐리어 베어링의 내경 사이의 제한을 해제시키는 풍력 터빈 기어박스를 위한 새로운 내부 베어링 장치에 관한 것이다. 이 새로운 장치는 베어링과 기어박스의 중량 및 비용을 감소시킨다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 특허청구범위 제1항에 따른 풍력 터빈 발전기용 기어 박스가 제공된다. 바람직하게는, 기어 박스는 플랜지, 입력 샤프트, 및 유성 캐리어에 의해 지지되는 하나 이상의 유성 기어를 포함하는 유성 기어 세트를 포함하며, 입력 샤프트, 플랜지 및 유성 캐리어는 단일체 구성을 갖고, 플랜지 영역과 유성 캐리어 영역 사이의 입력 샤프트 영역을 구비하는 부재를 형성하며, 유성 캐리어 영역은 유성 기어로부터 반경방향 내향으로 그리고 축방향으로 다운윈드(downwind) 쪽으로 연장된다.
바람직하게는, 부재는 일체형 유닛이다.
바람직하게는, 풍력 터빈 기어 박스 장치는 또한 비회전 지지 구성요소를 포함하고, 종축을 따라 단일 장소에 위치되는 그리고 유성 캐리어 영역과 비회전 지지 구성요소 사이의 지지를 제공하도록 배치되는 베어링 장치를 포함하며, 기어박스는 상기 장소와 플랜지 영역 사이의 일체형 유닛 상에 다른 베어링을 구비하지 않는다.
바람직하게는, 단일 장소는 유성 캐리어 영역의 반경방향 및 축방향으로 연장되는 부분에 있다.
바람직하게는, 베어링 장치는 일체형 유닛과 비회전 지지 구성요소 사이의 비회전 운동을 적어도 부분적으로 제한하도록 배치된다. 바람직하게는, 비회전 운동은 입력 샤프트와 비회전 구성요소 사이의 상대 반경방향 운동, 상대 축방향 운동, 및 상대 경사 운동 중 하나 이상이다.
바람직하게는, 베어링 장치는 복열 테이퍼 롤러 베어링(double tapered roller bearing)을 포함한다.
바람직하게는, 풍력 터빈 기어 박스 장치는 또한 입력 샤프트 주위에 그리고 유성 기어 세트의 상당 부분 위에 배치되도록 비회전 지지 구성요소와 탈착가능하게 맞물리도록 구성되는 커버를 구비하는 커버 장치를 포함하며, 커버는 유지 보수 및/또는 검사를 위한 탈착을 허용하기 위해 2개 이상의 부품으로 구성된다.
바람직하게는, 커버는 비회전 지지 구성요소에 맞물리기 위한 외주 영역과, 유성 캐리어 영역을 둘러싸기 위한 내주 영역을 구비한다.
바람직하게는, 풍력 터빈 기어 박스 장치는 또한 커버와 비회전 지지 구성요소 사이에 위치되는, 그리고 사용시 기어박스의 내부와 외부 사이의 재료의 교환을 방지하는 시일을 구비하는 밀봉 장치를 포함한다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 풍력 터빈 허브를 풍력 터빈 기어박스에 연결하기 위한 부재로서, 부재는 플랜지 영역과 유성 캐리어 영역 사이의 입력 샤프트 영역을 포함하는 단일체 구성을 갖고, 유성 캐리어 영역은 유성 기어의 다운윈드 측에서 축방향으로 다운윈드 쪽으로 그리고 반경방향 내향으로 연장되는 부재가 제공된다.
바람직하게는, 부재는 일체형 유닛이다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 비회전 지지 구성요소와 풍력 터빈 허브를 풍력 터빈 기어박스에 연결하기 위한 일체형 유닛을 포함하는 풍력 터빈 기어박스용 커버 장치로서, 커버 장치는 입력 샤프트 주위에 그리고 유성 기어 세트의 상당 부분 위에 배치되도록 비회전 지지 구성요소와 탈착가능하게 맞물리도록 구성되는 커버를 포함하며, 커버는 유지 보수 및/또는 검사를 위한 탈착을 허용하기 위해 2개 이상의 부품으로 구성되는 풍력 터빈 기어박스용 커버 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 연결 플랜지의 외경과 유성 캐리어 베어링의 내경 사이의 제한을 해제시키는 풍력 터빈 기어박스를 위한 새로운 내부 베어링 장치가 제공된다. 이 새로운 장치는 베어링과 기어박스의 중량 및 비용을 감소시킨다.
본 발명의 실시 형태의 다양한 실시예의 더욱 명확한 이해를 위해, 이제 첨부 도면이 단지 예시적으로만 참조될 것이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 풍력 터빈의 개략도를 예시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 풍력 터빈 기어 박스의 개략도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 풍력 터빈 기어 박스의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 4는 입력 샤프트 부분 및 유성 캐리어 부분을 포함하는 풍력 터빈 기어박스 일체형 플랜지의 일 실시 형태를 예시한다.
도 5는 풍력 터빈 기어박스 전방 커버의 일 실시 형태를 예시한다.
도 6A는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 제1 베어링 장치의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 6B는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 제2 베어링 장치의 개략적인 단면도를 예시한다.
하기의 설명에서, 용어 '연결하다' 및 '결합하다'와 그 파생어는 작동가능하게 연결/결합되는 것을 의미한다. 임의의 수의 또는 임의의 조합의 개재 구성요소가 존재할 수 있는 것으로(개재 구성요소가 없는 것을 포함하여) 이해하여야 한다. 용어 '복수'는 하나 이상의 의미를 갖는다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 풍력 터빈(10)의 개략도를 예시한다. 풍력 터빈(10)은 나셀(nacelle)(12)(터빈 하우징으로도 지칭될 수 있음), 지지 포스트(13), 로터(14), 로터 샤프트(16), 기어 박스(18) 및 발전기(20)를 포함한다. 풍력 터빈(10)은 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환시키도록 배치된다. 풍력 터빈(10)은 연안에 설치될 수 있거나, 내륙에 설치될 수 있다.
하기에서, 용어 '다운윈드(downwind)'와 '업윈드(upwind)'는 기어박스(18)의 업윈드 쪽에 있는 로터(14); 로터(14)의 다운윈드 쪽에 있는 기어박스(18)에 관하여 축방향을 지칭한다.
나셀(12)은 기어 박스(18)와 발전기(20)를 내장하고, 이것들을 환경 피해(예컨대, 비, 눈 등에 의해 초래됨)로부터 보호한다. 지지 포스트(13)는 나셀(12)에 그리고 지면에(또는 연안에 위치된 때 고정된 부유 플랫폼에) 연결된다.
로터(14)는 나셀(12)에 의해 지지되고, 풍력 터빈(10)을 지나는 공기(바람)의 움직임에 응하여 회전하도록 배치된다. 기어 박스(18)는 로터 샤프트(16)를 통해 로터(14)에 연결되고, 나셀(12)에 연결된다. 기어 박스(18)는 로터(14)로부터의 비교적 낮은 각 주파수(angular frequency)의, 높은 토크의 입력을 비교적 높은 각 주파수의, 낮은 토크의 출력으로 변환시키도록 배치된다. 발전기(20)는 나셀(12) 내에 장착되고, 기어 박스(18)로부터 출력을 수용하여 회전 운동을 전기 에너지(22)로 변환시키도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 풍력 터빈 기어 박스(18)의 개략도를 예시한다. 기어 박스(18)는 제1 단(stage) 및 제2 단을 포함한다. 기어 박스(18)의 제1 단은 입력 샤프트(24)[유성 캐리어(26)를 포함함], 링 기어(28), 복수의 유성 기어(30), 태양 기어(32) 및 베어링 장치(34)를 포함한다. 기어 박스(18)의 제2 단은 유성 캐리어(42), 복수의 유성 기어(38), 태양 기어(40), 및 링 기어(36)를 포함한 비회전 지지 구성요소(1204)를 포함한다.
도 2는 또한 종축(54)(축방향 축으로도 지칭될 수 있음), 반경방향 축(56) 및 각도 축(58)[방위각(azimuth)으로도 지칭될 수 있음]을 포함하는 원통 좌표계(52)를 예시한다. 기어 박스(18)는 기어 박스(18)의 중심을 통해 연장되는 그리고 원통 좌표계(52)의 종축(54)에 평행한 종축(60)을 규정한다. 입력 샤프트(24)는 로터 샤프트(16)(도 1에 예시됨)에 연결되고, 각도 축(58)과 실질적으로 평행한 방향으로 종축(60)을 중심으로 회전하도록 배치된다. 입력 샤프트(24)는 비회전 지지 구성요소(1204)와 베어링 장치(34)를 지지한다. 이 특징은 도 3, 도 6A 및 도 6B를 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
복수의 제1 단 유성 기어(30)는 제1 단 링 기어(28) 내에 위치되고, 제1 단 링 기어(28)와 맞물린다. 제1 단 링 기어(28)는 비회전 구성요소이다. 제1 단 유성 캐리어(26)는 복수의 제1 단 유성 기어(30)에 연결되고, 각도 축(58)과 실질적으로 평행한 방향으로 링 기어(28) 내에서 종축(60)을 중심으로 복수의 제1 단 유성 기어(30)를 회전시키도록 배치된다. 제1 단 태양 기어(32)는 복수의 제1 단 유성 기어(30) 내에 위치되고, 복수의 제1 단 유성 기어(30)와 맞물린다. 복수의 제1 단 유성 기어(30)의 회전은 태양 기어(32)가 각도 축(58)과 실질적으로 평행한 방향으로 종축(60)을 중심으로 회전하게 한다.
제2 단 링 기어(36)는 비회전 구성요소이고, 비회전 지지 구성요소(1204)에 연결된다. 그것은 풍력 터빈(10)의 나셀(12)에 비틀림 결합될 수 있다. 제2 단 유성 캐리어(42)는 제1 단 태양 기어(32)에 연결되고, 각도 축(58)과 실질적으로 평행한 방향으로 종축(60)을 중심으로 회전하도록 배치된다. 복수의 제2 단 유성 기어(38)는 제2 단 링 기어(36) 내에 위치되고, 제2 단 유성 캐리어(42)에 연결된다. 복수의 제2 단 유성 기어(38)는 종축(60)을 중심으로 회전한다. 제2 단 태양 기어(40)는 복수의 제2 단 유성 기어(38) 내에 위치되고, 복수의 제2 단 유성 기어(38)와 맞물리며, 각도 축(58)과 실질적으로 평행한 방향으로 종축(60)을 중심으로 회전하도록 배치된다. 제2 단 태양 기어(40)는 출력부에 연결된다.
작동시, 바람은 로터(14)와 로터 샤프트(16)가 종축(60)을 중심으로 회전하게 한다. 로터 샤프트(16)의 회전은 입력 샤프트(24)[제1 단 유성 캐리어(26)를 포함함]가 회전하게 하고, 입력 샤프트(24)는 로터 샤프트(16)로부터 실질적으로 모든 토크/출력을 수용한다.
도 3은 풍력 터빈 기어 박스(18)의 다른 개략적인 단면도와 원통 좌표계(52)를 예시한다. 도 3에는, 비회전 지지 구성요소(1204), 입력 샤프트(24) 및 유성 캐리어(26)가 더욱 상세히 예시된다.
도 3에 도시된 실시예에서, 베어링 장치(34)가 도시된 바와 같이 단일 장소에서 제1 단 유성 캐리어(26)의 다운윈드 측에 위치된다. 유성 캐리어(26)는 유성 기어로부터 반경방향 내향으로 그리고 축방향으로 다운윈드 쪽으로 연장되는 부분(27)을 구비한다. 이는 베어링 장치의 직경, 중량 및 비용을 감소시킨다. 직경은 예를 들어 입력 샤프트의 외경보다 작을 수 있다. 제1 단 유성 캐리어(26)의 업윈드 측에 위치되는 베어링이 요구되지 않는다. 베어링 장치(34)는 예를 들어 도시된 바와 같은 테이퍼 롤러 베어링과 같은 한 쌍의 베어링일 수 있다. 따라서, 기어박스(18)의 중량은 제1 단 유성 캐리어(26)의 다운윈드 측에서 한 쌍의 배면 조합(back to back) 테이퍼 롤러 베어링(34)의 두 이론적 지지점 사이에 놓인다. 기어박스를 위한 지지는 기어박스의 중량이 두 이론적 지지점의 연장선상에 놓이는 정면 조합(face to face) 베어링을 갖춘 전통적인 장치에 비해 더욱 안정적이다. 제1 단 유성 캐리어(26)를 위한 업윈드 베어링의 부재는 전방 커버(1108)가 외력을 받지 않음을 의미한다. 따라서, 제1 단 링 기어(28)의 업윈드 측에 수평-분할식 얇은 커버가 사용될 수 있다. 이 장치는 업윈드 베어링을 위한 전통적인 하우징에 비해 약 1톤만큼 하우징의 중량을 감소시킬 수 있다.
베어링 장치(34)는 단일체 구성을 갖는, 플랜지, 입력 샤프트 및 유성 캐리어 영역을 포함한 부재의 유성 캐리어 부분과 하우징(1204)의 영역 사이에 위치된다. 베어링 장치는 종축(60)을 따라 단일 영역(27)에 위치된다. 베어링 장치(34)는 단일 영역에 위치되는 하나 이상의 베어링을 포함할 수 있고, '○' 구성을 가질 수 있다. 도 3으로부터 풍력 터빈 기어 박스(18)는 종축(60)을 따라 다른 위치나 영역에서 비회전 지지 구성요소(1204)와 플랜지 부분(1240) 사이에 부가적인 베어링이나 베어링 장치를 포함하지 않음을 인식하여야 한다.
베어링 장치(34)는 유성 캐리어(26)와 비회전 지지 구성요소(1204) 사이의 비회전 운동을 적어도 부분적으로 제한하도록 배치된다. 베어링 장치(34)는 유성 캐리어(26)와 비회전 지지 구성요소(1204) 사이의 상대 반경방향 운동[화살표(68)에 의해 지시됨], 및/또는 상대 축방향 운동[화살표(70)에 의해 지시됨], 및/또는 상대 경사 운동[즉, 화살표(72)에 의해 지시되는 바와 같이 반경방향 및 축방향 성분을 포함하는 운동]을 제한하도록 배치될 수 있다.
베어링 장치(34)는 전술된 바와 같이 유성 캐리어(26)와 비회전 지지 구성요소(1204) 사이의 상대 운동을 제한할 수 있는 임의의 적합한 베어링을 포함할 수 있다. 베어링 장치(34)는 예를 들어 복열(double row) 테이퍼 롤러 베어링을 포함할 수 있다.
전통적으로 하우징(1204)과 기어박스(24)의 입력 샤프트 사이의 밀봉부(1252)는 링 기어(28)에 인접하게 위치될 수 있어, 시일의 오정렬을 최소화시키고, 전방 커버(1108)에 대한 구조 요건을 더욱 감소시킨다. 사용시, 시일(1252)은 기어박스의 내부와 외부 사이의 재료의 교환을 방지한다.
도 4는 기어박스 플랜지(1240), 입력 샤프트(24) 및 제1 단 유성 캐리어(26)를 포함하는 일체형 유닛을 도시한다. 바람직한 실시 형태에서, 이 일체형 유닛은 이것이 단일체 구성을 갖도록 일체로 주조될 수 있다. 이는 이 부품의 중량을 감소시키고, 커넥터 및 커플링에 요구되는 기계가공을 감소시키며, 개별 구성요소를 정렬시키는 어려움을 없앤다. 제1 단 유성 캐리어(26)의 출력측의 치수는 이 구성요소 상의 응력 수준이 감소되도록 증가된다. 따라서, 저 비용의 주철이 사용될 수 있다. 전통적인 기어박스 제1 단 유성 캐리어는 고-합금 주강을 사용한다.
도 5는 제1 단 링 기어(28)의 업윈드 측에 배치된 분할식 얇은 커버(1108)를 도시한다. 커버 장치는 비회전 지지 구성요소(1204)와 탈착가능하게 맞물리는 커버(1108)를 포함한다. 커버는 입력 샤프트(24) 주위에 그리고 유성 기어 세트의 상당 부분 위에 배치된다. 사용시, 커버(1108)는 검사 및/또는 유지 보수를 위해서 유성 기어 세트에 접근하기 위해 제거될 수 있다. 도 5에는 커버 내의 분할부가 수평선인 것으로 도시되지만, 분할부는 임의의 반경방향 위치에 있을 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 커버(1108)는 비회전 지지 구성요소(1204)의 주연부와 맞물리기 위한 외주 영역(1244)과 제1 단 유성 캐리어를 둘러싸기 위한 내주 영역(1246)을 구비한다. 커버(1108)는 커버(1244)의 외주 영역과 맞물리는 복수의 볼트에 의해 비회전 지지 구성요소에 고정될 수 있다. 커버(1108)는 2개 이상의 부품으로 구성될 수 있다. 도 5에서, 커버(1108)는 커버(1108)가 유지 보수 및/또는 검사를 허용하기 위한 탈착을 위해 분할되도록 허용하는 2개의 부품(1248, 1250)을 구비한다. 커버의 2개 이상의 부품은 복수의 볼트에 의해 비회전 지지 구성요소(1204)에 부착된다.
도 6A는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 제1 베어링 장치(341)의 개략적인 단면도를 예시한다. 제1 베어링 장치(341)는 제1 베어링 열(74) 및 제2 베어링 열(76)을 갖는 복열 테이퍼 롤러 베어링이다. 제1 베어링 열(74) 및 제2 베어링 열(76)은 이것들이 양의 반경 방향(56)으로 연장될 때 이것들이 수렴하도록 배향된다. 제1 열(74) 및 제2 열(76)의 배향은 반경방향 성분 및 축방향 성분을 포함함을 인식하여야 한다.
도 6B는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 제2 베어링 장치(342)의 개략적인 단면도를 예시한다. 제2 베어링 장치(342)도 또한 제1 베어링 열(78) 및 제2 베어링 열(80)을 갖는 복열 테이퍼 롤러 베어링이다. 제1 베어링 열(78) 및 제2 베어링 열(80)은 이것들이 양의 반경 방향(56)으로 연장될 때 이것들이 발산하도록 배향된다. 제1 열(78) 및 제2 열(80)의 배향은 반경방향 성분 및 축방향 성분을 포함함을 인식하여야 한다.
제1 및 제2 베어링 장치(341, 342)는 이것들이 베어링 열(74, 76, 78, 80)의 배향으로 인해 반경방향 및 축방향 운동 둘 모두를 제한할 수 있다는 점에서 이점을 제공한다. 결과적으로, 제1 및 제2 베어링 장치(341, 342)는 입력 샤프트(24)와 비회전 지지 구성요소(62) 사이의 지지를 제공할 수 있고, 이것들이 반경방향(68), 축방향(70) 및 경사(72) 방향으로 서로에 대해 이동하는 것을 막을 수 있다.
본 발명의 실시 형태는 몇몇 이점을 제공한다. 한가지 그러한 이점은 유성 캐리어(26)와 비회전 지지 구성요소(1204) 사이에 단일 베어링 장치가 사용될 수 있기 때문에, 기어 박스(18)의 중량이 감소될 수 있는 것이다. 또한, 베어링이 비교적 고가의 구성요소이기 때문에, 전술된 장치는 기어 박스의 비용을 감소시킬 수 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, 입력 샤프트(24)는 베어링 장치(34)를 통해 비회전 구성요소(1204)를 지지하고, 기어 박스(18)는 입력 샤프트(24)와 비회전 구성요소(62) 사이에 어떠한 다른 지지 구조체도 필요로 하지 않는다. 이는 유리하게는 기어 박스(18)의 중량 및 직경을 감소시킬 수 있고, 또한 기어 박스(18)의 비용을 감소시킬 수 있다[기어 박스(18)를 제조하기 위해 금속과 같은 재료가 덜 사용되기 때문에].
앞선 단락들에서 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 실시 형태가 설명되었지만, 주어진 실시예에 대한 변경이 청구된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음을 인식하여야 한다.
소정 특징을 참조하여 기능이 설명되었지만, 이들 기능은 설명되었거나 그렇지 않은 다른 특징에 의해 수행가능할 수 있다.
소정 실시 형태를 참조하여 특징이 설명되었지만, 이들 특징은 또한 설명되었거나 그렇지 않은 다른 실시 형태에 존재할 수 있다.
전술한 명세서에서 특히 중요하다고 생각되는 본 발명의 특징에 주목하게 하기 위해 노력하였지만, 본 출원인은 특히 강조되었거나 그렇지 않은 앞서 언급된 그리고/또는 도면에 도시된 임의의 특허가능한 특징 또는 특징의 조합에 관하여 보호를 청구함을 이해하여야 한다.
예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이, 입력 샤프트(24)는 유성 기어(30)의 다운윈드 측의 부분(27)까지 축방향으로 다운윈드 쪽으로 연장되고, 베어링 장치(34)와 접촉한다. 따라서, 입력 샤프트(24)는 유성 기어의 축방향으로 다운윈드 쪽의 지점에서 비회전 지지 구성요소(1204)와 베어링 장치(34)를 지지한다. 부분(27)의 반경방향 외향으로 연장되는 표면이 베어링 장치(34)와 접촉한다. 따라서, 입력 샤프트(24)는 플랜지(1240), 도 3에 도면 부호 24로 도시되는 유성 기어 세트의 업윈드 쪽의 입력 샤프트의 영역, 유성 기어 세트를 둘러싸는 입력 샤프트의 부분(26), 및 유성 기어 세트의 다운윈드 쪽의 다른 부분(27)을 포함하며, 여기에서 부분(27)의 외부 표면이 유성 기어의 반경방향 내향의 지점에서 비회전 지지 구성요소(1204)와 베어링 장치(34)를 지지한다. 도 3에 예시된 바와 같이, 부분(27)의 반경방향 외향 표면의 직경은 입력 샤프트(24)의 반경방향 외부 표면보다 작을 수 있다. 영역(27)의 직경이 유성 기어 세트의 업윈드 쪽의 입력 샤프트(24)의 부분의 직경과 실질적으로 유사한 것이 유리하다.
10: 풍력 터빈 12: 나셀
13: 지지 포스트 14: 로터
16: 로터 샤프트 18: 기어 박스
20: 발전기 24: 입력 샤프트
26: 제1 단 유성 캐리어 28: 제1 단 링 기어
30: 제1 단 유성 기어 32: 제1 단 태양 기어
34: 베어링 장치 36: 제2 단 링 기어
38: 제2 단 유성 기어 40: 제2 단 태양 기어
60: 종축 1108: 커버
1204: 비회전 지지 구성요소 1240: 기어박스 플랜지

Claims (15)

  1. 플랜지;
    입력 샤프트;
    유성 캐리어에 의해 지지되는 하나 이상의 유성 기어를 포함하는 유성 기어 세트; 및
    비회전 지지 구성요소;
    를 포함하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스로서,
    입력 샤프트, 플랜지 및 유성 캐리어는 일체형 유닛이고, 플랜지 영역과 유성 캐리어 영역 사이의 입력 샤프트 영역을 구비하는 부재를 형성하며,
    비회전 지지 구성요소는 기어 박스의 종축을 따라 단일 장소에 위치되는 그리고 유성 캐리어 영역과 비회전 지지 구성요소 사이의 지지를 제공하도록 배치되는 베어링 장치를 포함하고, 기어박스는 상기 장소와 플랜지 영역 사이의 부재 상에 다른 베어링을 구비하지 않으며,
    유성 캐리어는 유성 기어로부터 반경방향 내향으로 그리고 축방향으로 다운윈드 쪽으로 연장되는 부분을 구비하며,
    베어링 장치와 접촉하며 반경방향 외향으로 연장되는 표면의 직경은 유성 기어 세트의 업윈드 쪽의 입력 샤프트의 부분의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  2. 제1항에 있어서,
    단일 장소는 유성 캐리어 영역의 반경방향 및 축방향으로 연장되는 부분에 있는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  3. 제1항에 있어서,
    베어링 장치는 부재와 비회전 지지 구성요소 사이의 비회전 운동을 적어도 부분적으로 제한하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  4. 제3항에 있어서,
    비회전 운동은 입력 샤프트와 비회전 지지 구성요소 사이의 상대 반경방향 운동, 상대 축방향 운동, 및 상대 경사 운동 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  5. 제1항에 있어서,
    베어링 장치는 복열 테이퍼 롤러 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    커버 장치를 포함하며, 커버 장치는,
    입력 샤프트 주위에 그리고 유성 기어 세트의 상당 부분 위에 배치되도록 비회전 지지 구성요소와 탈착가능하게 맞물리도록 구성되는 커버
    를 포함하며,
    커버는 유지 보수 또는 검사를 위한 탈착을 허용하기 위해 2개 이상의 부품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  7. 제6항에 있어서,
    커버는 비회전 지지 구성요소에 맞물리기 위한 외주 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  8. 제6항에 있어서,
    커버는 유성 캐리어 영역을 둘러싸기 위한 내주 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  9. 제6항에 있어서,
    밀봉 장치를 포함하며, 밀봉 장치는 커버와 비회전 지지 구성요소 사이에 위치되는, 그리고 사용시 기어박스의 내부와 외부 사이의 재료의 교환을 방지하는 시일을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기용 기어 박스.
  10. 제6항에 따른 풍력 터빈 발전기용 기어 박스를 포함하는 풍력 터빈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 풍력 터빈은 커버 장치를 추가로 포함하며, 상기 커버 장치는,
    입력 샤프트 영역 주위에 그리고 유성 기어 세트의 상당 부분 위에 배치되도록 비회전 지지 구성요소와 탈착가능하게 맞물리도록 구성되는 커버
    를 포함하며,
    커버는 유지 보수 또는 검사를 위한 탈착을 허용하기 위해 2개 이상의 부품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020120026404A 2011-03-16 2012-03-15 기어 박스, 시일 및 커버 장치 KR101890436B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1104455.9A GB201104455D0 (en) 2011-03-16 2011-03-16 Cover and sealing arrangements for a wind turbine gearbox
GB1104455.9 2011-03-16
GBGB1105650.4A GB201105650D0 (en) 2011-03-16 2011-04-04 Cover and sealing arrangement for a wind turbine gearbox
GB1105650.4 2011-04-04
GBGB1107316.0A GB201107316D0 (en) 2011-03-16 2011-05-03 Gear box, seal, cover and lubrication arrangements
GB1107316.0 2011-05-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120106611A KR20120106611A (ko) 2012-09-26
KR101890436B1 true KR101890436B1 (ko) 2018-08-21

Family

ID=43981085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120026404A KR101890436B1 (ko) 2011-03-16 2012-03-15 기어 박스, 시일 및 커버 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8882631B2 (ko)
EP (1) EP2500564B1 (ko)
KR (1) KR101890436B1 (ko)
CN (3) CN102678890A (ko)
GB (3) GB201104455D0 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201104455D0 (en) * 2011-03-16 2011-04-27 Romax Technology Ltd Cover and sealing arrangements for a wind turbine gearbox
DK2901042T3 (en) * 2012-09-28 2017-02-13 Romax Tech Ltd POWER EXCHANGE SYSTEM FOR A WIND TURBINE
CN102900633B (zh) * 2012-11-01 2014-08-06 徐德顺 垂直轴式风力发电机组增速传动装置
GB201304412D0 (en) * 2013-03-12 2013-04-24 Orbital 2 Ltd Planetary Gear Box
KR101497816B1 (ko) * 2013-07-08 2015-03-02 현대다이모스(주) 철도차량용 감속기의 이물질 차단장치
CN103388673B (zh) * 2013-08-16 2016-03-02 南车株洲电力机车研究所有限公司 风力发电机组变桨开式齿轮定点喷射润滑方法及系统装置
DE102014213669A1 (de) * 2014-07-15 2016-01-21 Zf Friedrichshafen Ag Windkraftgetriebe mit Stufenplanet
EP3399216B1 (en) * 2017-05-04 2020-09-23 General Electric Company Planet carriers for gearboxes
CN108590981A (zh) * 2018-04-09 2018-09-28 江苏艮德电力设备有限公司 一种风电增速箱及风力发电机
FR3088979B1 (fr) * 2018-11-23 2021-06-18 Safran Trans Systems Porte-satellites pour un reducteur mecanique de turbomachine d’aeronef
CN111623111A (zh) * 2019-02-27 2020-09-04 舍弗勒技术股份两合公司 行星架
DE102019204234A1 (de) * 2019-03-27 2020-10-01 Zf Friedrichshafen Ag Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug
CN113892001B (zh) * 2019-04-03 2023-10-20 刘刚 星轮力矩器
US10954863B2 (en) * 2019-04-09 2021-03-23 General Electric Company Phasing gearbox
EP3795863A1 (de) * 2019-09-17 2021-03-24 Flender GmbH Baureihe von planetengetrieben, windkraftanlage, industrie-applikation und verwendung von wälzlagern
CN110686071A (zh) * 2019-11-22 2020-01-14 南京高速齿轮制造有限公司 一种行星架支撑结构及齿轮箱
CN110878827A (zh) * 2019-12-25 2020-03-13 南京高速齿轮制造有限公司 一种齿轮箱输出端结构、齿轮箱及风电设备
CN118499454A (zh) * 2023-05-12 2024-08-16 铨吉成能源技术(重庆)有限公司 一种三排滚柱轴承与齿轮箱集成结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090023544A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Nordex Energy Gmbh Gearbox for a wind energy plant

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59509888D1 (de) * 1994-10-07 2002-01-10 Windtec Anlagen Und Consulting Planetengetriebe für windturbine
GB0002126D0 (en) * 2000-01-31 2000-03-22 Hanson Transmissions Internati Planetary gear stage
CN1295432C (zh) * 2000-08-15 2007-01-17 汉森传动系统国际公司 风轮机的驱动组件和齿轮传动装置
GB2381047B (en) * 2001-10-05 2005-05-25 Hansen Transmissions Int Modular Wind Turbine Drive Arrangement
DE10242707B3 (de) * 2002-09-13 2004-04-15 Aerodyn Engineering Gmbh Windenergieanlge mit konzentrischer Getriebe/Generator-Anordnung
CN100396914C (zh) * 2004-02-12 2008-06-25 通用电气公司 用于具有涡轮叶片和发电机的风轮机的复合行星齿轮箱
BE1017135A3 (nl) * 2006-05-11 2008-03-04 Hansen Transmissions Int Een tandwielkast voor een windturbine.
DE102006027543A1 (de) * 2006-06-14 2007-12-20 Nordex Energy Gmbh Windenergieanlage mit einem Rotor
AU2008315236B2 (en) * 2007-10-23 2011-06-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator
BE1017866A3 (nl) * 2007-12-06 2009-09-01 Hansen Transmissions Int Windturbineaandrijving.
US8075442B2 (en) * 2008-09-05 2011-12-13 General Electric Company System and assembly for power transmission and generation in a wind turbine
US8358029B2 (en) * 2009-09-24 2013-01-22 General Electric Company Rotor-shaft integrated generator drive apparatus
GB2473875A (en) * 2009-09-28 2011-03-30 Hansen Transmissions Int Wind turbine gearbox with planetary gear unit having sliding bearings
GB201104455D0 (en) * 2011-03-16 2011-04-27 Romax Technology Ltd Cover and sealing arrangements for a wind turbine gearbox

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090023544A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Nordex Energy Gmbh Gearbox for a wind energy plant

Also Published As

Publication number Publication date
US20120238402A1 (en) 2012-09-20
CN102678900B (zh) 2017-06-06
GB201105650D0 (en) 2011-05-18
EP2500564A2 (en) 2012-09-19
KR20120106611A (ko) 2012-09-26
CN202927015U (zh) 2013-05-08
EP2500564A3 (en) 2017-03-08
GB201107316D0 (en) 2011-06-15
CN102678900A (zh) 2012-09-19
US8882631B2 (en) 2014-11-11
GB201104455D0 (en) 2011-04-27
EP2500564B1 (en) 2018-08-29
CN102678890A (zh) 2012-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101890436B1 (ko) 기어 박스, 시일 및 커버 장치
US8358029B2 (en) Rotor-shaft integrated generator drive apparatus
EP1925820A1 (en) Wind turbine main bearing
JP6185054B2 (ja) 風力タービンの主軸受機構
US20100164232A1 (en) Wind Turbine with Load-Transmitting Components
KR20060060046A (ko) 풍력 발전용 풍차
US20170175717A1 (en) Wind turbine with a modular drive train
US20130180199A1 (en) Flange connection for a wind turbine and method of connecting parts of a wind turbine
US9388796B2 (en) Assembly for extracting the rotational energy from the rotor hub of the wind turbine of a wind turbine system
US20110142618A1 (en) Wind turbine pitch assembly enclosure system
DK2671308T3 (en) ROTOR STORAGE FOR AN ELECTRIC MACHINE
EP2604857B1 (en) A modular gear unit for a wind turbine
US20190301436A1 (en) Mainframe for Wind Turbines
US11725633B2 (en) Pitch bearing for a wind turbine
GB2476462A (en) Wind turbine gear box with bearings that restrict non-rotational movement
EP2975262B1 (en) Wind power generation facility
US9938959B2 (en) Hub and bearing system and a turbine comprising the hub and bearing system
US11519392B2 (en) Roller pitch bearings
TW201604398A (zh) 風力發電裝置
CA3097996A1 (en) Pitch bearing for a wind turbine
WO2013117652A1 (en) A bearing assembly for a vertical axis wind turbine
US20240318636A1 (en) Powertrain assembly for a wind turbine
US20190360580A1 (en) Gear-box arrangements
CN114761683A (zh) 风力涡轮机

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant