AT507397A1

AT507397A1 - Nabenwellen-gleitlager

Info

Publication number: AT507397A1
Application number: AT0151008A
Authority: AT
Inventors: Rainer Dr Aufischer
Original assignee: Miba Gleitlager Gmbh
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-04-15

Description

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1 -

Die Erfindung betriffl ein Nabenwellen-Gleitlager für eine, Rotorblättertragende Naben welle einer Windkraftanlage, umfassend einen Gleitlagerkörper mit einer der Nabenwelle gegenüberliegend anordenbaren Laufschicht und einem unterhalb dieser angeordneten Stützelement, sowie eine Windkraftanlage mit einem Turm zur bodenbeabstandeten An ordnung einer Nabenwelle, an der ein Rotor mit Rotorblättern angeordnet ist, einem Ge nerator, der mit der Nabenwelle in Wirkverbindung steht, insbesondere getriebelos, wobe die Nabenwelle von zumindest einem Lager gelagert ist.

Nicht zuletzt aufgrund gestiegener Rohstoffpreise erfreuen sich Windkraftanlagen zur Er zeugung elektrischer Energie immer grösserer Beliebtheit. Windkraftanlagen werden aber auch aus Umweltgründen vermehrt eingesetzt, da der damit erzeugte elektrische Strom als so genannter "sauberer Strom" gilt.

Windkraftanlagen weisen in der Regel einen Rotor auf, an dem zumeist drei Rotorblätter angeordnet sind. Der Rotor dreht sich dabei um eine im Wesentlichen horizontale Dreh achse und treibt eine Nabenwelle, an deren einen Ende der Rotor angeordnet ist, enen Generator an, wobei der Läufer des Generators dem anderen Ende der Nabenwelle zu geordnet ist. Es gibt dabei grundsätzlich zwei verschiedene Konzepte. Am häufigsten werden Windkraftanlagen unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes zw schen der Nabenwelle und dem Generator betrieben. Der Generator läuft dabei mt ver gleichsweise höherer Drehzahl und kann somit kleiner und leichter gebaut werden. Es st dabei allerdings ein komplexerer Aufbau aufgrund des Übersetzungsgetriebes erforder lich. Beispiele hierfür beschreiben z.B. die DE 102004036005 A1 oder die DE 199 17 605 B4.

Das andere Konzept kommt ohne dieses Übersetzungsgetriebe aus, sodass der Genera tor, d.h. dessen Läufer, mit dem Rotor über die Nabenwelle drehfest verbunden st.

NACHGEREICHT

N2008/23400 Insbesondere letzteres Konzept erfordert in der Regel sehr grosse, schwere Wellen. Dabei stellt die Lagerung dieser Wellen ein derzeit unbefriedigend gelöstes Problem dar. Aufgrund der hohen mechanischen Belastungen einerseits durch unter Umständen enorme Windgeschwindigkeiten, andererseits durch Wechselwindgeschwindigkeiten, die auftreten können, und nicht zuletzt auch während der Anlauf- und Abschaltphase der Windkraftanlage, kommt es häufig zum Ausfall der Lagerungen, sodass die Betriebsintervalle und die erforderlichen Wartungsintervalle deutlich kürzer sind, als dies allein aufgrund der weiteren Bauteile der Windkraftanlage der Fall wäre.

Für die Lagerung der Nabenwelle, werden am häufigsten Lagerelemente mit Wälzkörpern, wie z.B. Kugellager, eingesetzt, vereinzelt wurden jedoch auch Gleitlagerungen im Stand der Technik beschrieben, wie bspw. der DE 102007 008 758 A1 oder der DE 834 078 A1. Während erstgenannte DE-A1 die Möglichkeit der Gleitlagerung nur pauschal erwähnt, wird in der zweitgenannten DE-A1 darauf hingewiesen, dass gewöhnliche Gleitlager verwendet werden können.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten herkömmlichen Gleitlager ebenfalls nur bedingt zur Aufnahme der enormen Lasten und Biegemomente geeignet sind.

Es ist daher Aufgabe voriiegender Erfindung, ein Nabenwellen-Gleitlager zu schaffen, mit dem die in das Lager eingeleitenden Kräfte und Momente besser beherrscht werden können.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch das eingangs genannte Nabenwellen-Gleitlager gelöst, bei dem das Stützelement an einer Oberfläche und/oder zumindest teilweise innerhalb zumindest ein Tragelement bzw. eine Tragkonstruktion aufweist, sowie unabhängig hiervon durch die Windkraftanlage, die ein erfindungsgemässes NabenwellenGleitlager zur drehbeweglichen Lagerung der Nabenwelle aufweist.

Durch das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion kann eine Steifigkeitserhöhung, insbesondere im Bereich der Fixierung des Gleitlagers erreicht werden. Zudem ermöglicht es eine bessere Anpassung an die erforderliche Geometrie, sodass eine Erhöhung der Toleranzen möglich wird, wodurch insgesamt, nachdem derartig grosse Gleitlager für Windkraftanlagen durch die notwendigen Wandstärken, bedingt durch die mechanische Last die von diesen Lagern aufgenommen werden muss, grössere Probleme in der Produktion bestehen, die Produktion deutlich einfacher erfolgen kann. Es wird also durch das erfin-

NACHGEREICHT

N2008/23400 dungsgemässe Nabenwellen-Gleitlager nicht nur die übliche Lagerfunktion, d.h. die Gleitfunktion, erfüllt, sondern darüber hinaus auch noch eine Tragefunktion, die über die normale Tragefunktion von Gleitlagern hinausgeht, sowie eine Fixierfunktion des Gleitlagers in der entsprechenden Lageranordnung.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion über einen Zusatzwerkstoff mit dem Stützelement verbunden. Insbesondere ist das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion mit dem Stützelement z.B. verschweisst, es kann jedoch auch ein anderer Zusatzwerkstoff verwendet werden, bspw. kann das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion mit dem Stützelement mit einem entsprechenden Kleber verklebt sein.

Es wird damit erreicht, dass die Laufschicht nach herkömmlichen Verfahren auf das Stützelement aufgebracht werden kann, danach eine massive Umformung zum Lagerelement durchgeführt werden kann und erst danach das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion an dem Stützelement angeordnet, d.h. mit diesem verbunden wird, womit der Vorteil erreicht wird, dass für das Gleitlager an sich bekannte Produktionslinien zur Herstellung verwendet werden können, sodass der Automatisierungsgrad zur Herstellung eines derartigen Nabenwellen-Gleitlagers sehr gross sein kann.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das Tragelement über einen Presssitz mit dem Stützelement verbunden ist, wodurch die Herstellung des Nabenwellen-Gleitlagers vereinfacht werden kann.

Gemäss einer anderen Ausführungsvariante ist das Tragelement in das Stützelement eingeschraubt oder mit diesem zumindest annähernd formschlüssig verbunden. Es wird damit möglich, das Nabenwellen-Gleitlager besser in der Lageranordnung für die Nabenwelle auszurichten, sodass Toleranzen besser ausgeglichen werden können. Darüber hinaus ist damit im gewissen Umfang auch eine Einstellung des Schmierspaltes möglich. Die formschlüssige Verbindung kann z.B. durch Ausbildung eines Schwalbenschwanzes oder einer sog. Tannenbaumverbindung hergestellt werden. Es ist damit möglich, das Tragelement bei Bedarf auszutauschen.

Das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion kann aber auch einstückig mit dem Stützelement ausgebildet sein, sodass die Ausfallwahrscheinlichkeit, bspw. verursacht durch fehlerhafte Schweissstellen bzw. Materialermüdung im Bereich der Schweissstelle, reduziert werden kann. Darüber hinaus ist durch das Vermeiden eines Schweissung und damit des lokalen Wärmeeintrags in das Nabenwellen-Gleitlager möglich, dass unerwünschte Pha-

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4senumlagerungen bzw. Phasenbildungen in der Laufschicht durch bspw. Rekrista.lisationserscheinungen, etc. vermieden werden können.

Gemäss einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion zumindest ein Befestigungselement bildet oder umfasst, sodass <ü>ber das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion nicht nur die Tragfunktion an sich sondern auch die Fixierfunktion des Nabenwellen-Gleitlagers in der Lageranordnung erfüllt werden kann.

Zur besseren Ausrichtung des Nabenwellen-Gleit.agers, d.h. des relativen Abstandes zwi schen Laufschicht und zu lagernde Nabenwelle, ist es von Vorteil, wenn das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion zumindest Höhenverstellelement bzw. Nivellierelement aufweist.

Das oder die Tragelement(e) bzw. die Tragkonstruktion können bzw. kann nur partiell an dem Stützelement angeordnet sein. Es is. damit eine weitere Erhöhung der verträglchen Toleranzen für das Nabenwellen-Gleitlager möglich.

Eine Verbesserung der Tragfunktion bei gleichzeitig hoher verträglicher Toleranz ist er reichbar, wenn das oder die Tragelement(e) bzw. die Tragkonstruktion einen sich ,n Rö tung von der Gleitschicht weg verjüngenden Bereich aufweist bzw. aufwesen.

Die Herstellung bzw. der Transport des Nabenwellen-Gleitlagers kann vereinfacht werden wenn der Gleitlagerkörper in mehrere getrennte Segmente mit zumindest annähernd teilzvlindriscner Lauffläche unterteilt ist, wobei hier auch von Vorteil ist, dass durch klene re Segmente eine Fixierung dieser Segmente in der Lageranordnung selbst besser erfolgen kann.

Herstellungsbedingt bevorzugt wird, wenn die Glertschicht auf das Stützelement durch Walzplattieren aufgebracht wird, ggf. nach Anordnung einer Zwischenschicht zwschen der Gleitschicht und dem Stützelement. Gerade bei derart grossen Gleitlagern mit im Ver gleich zu herkömmlichen bekannten Gleitlagern relativ dicken Laufschichten, ist es mög lich durch das alzplattieren in, Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren mit genngeren Kosten derartige Lager auszubilden, wobei die Laufschicht selbst relativ regelmässg aufgebracht werden kann.

Für ein besseres Laufverhalten insbesondere auch ein gesteuertes Einlaufverhalten bzw. zur Reduzierung der Geräuschentwicklung während des Betrieben Nabenwellen-

NACHGEREICHT

N2008/23400 Gleitlagers ist es von Vorteil, wenn die Laufschicht eine über die Länge des Gleitlagerkör pers in Umfangsrichtung ungleichmässige Schichtdicke aufweist, wodurch die Hydrodyna mik durch entsprechende Schmierspaltgeometriegestaltung positiv beeinflusst werden kann.

Bevorzugt wird das Stützelement durch das Tragelement bzw. die Tragkonstruktion gebil det, wodurch nicht nur eine Reduzierung der Bauteile erreicht werden kann, sondern dar über hinaus auch das direkte Aufbringen der Laufschicht auf das Tragelement ein weitere Fehlerquelle im Bereich der Haftfestigkeiten zwischen den Schichten vermieden werden kann.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 eine Windkraftanlage in Seitenansicht;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Nabenwellen-Gleitlager;

Fig. 3 ein Segment einer Ausführungsvariante des Nabenwellen-Gleitlagers,

Fig. 4 ein Segment einer weiteren Ausführungsvariante des Nabenwellen-

Gleitlagers;

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Segment einer anderen Ausführungsvariante des Na benwellen-Gleitlagers;

Fig. 6 einen Schnitt durch ein Segment einer weiteren Ausführungsvariante des Na benwellen-Gleitlagers;

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsfor men gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen ver sehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeich nungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lage angaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dar gestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus

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-6den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich ei genständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.

Fig. 1 zeigt eine Windkraftanlage 1. Diese Windkraftanlage 1 entspricht prinzipiell dem Stand der Technik, d.h. sie umfasst einen Turm 2 auf dem unter Zwischenanordnung ei ner Windrichtungsnachführeinrichtung 3 eine Gondel 4 angeordnet ist, an deren vorderen Ende ein Rotor 5 mit Rotorblättern 6 und an deren hinterem Ende ein Generator 7 ange ordnet ist. Zwischen dem Rotor 5 und dem Generator 7, d.h. einem nicht weiter darge stellten Läufer des Generators, ist eine Nabenwelle 8 angeordnet, die einerseits dem Ro tor 5 an einem Endbereich und andererseits den Läufer des Generators 7 am anderen Endbereich trägt und somit die Drehbewegung des Rotors 5 zur Stromerzeugung als Drehbewegung in den Generator 7 überträgt.

Zur besseren Darstellung der Erfindung ist die Gondel 4 im oberhalb des Turms 2 gelegenen Bereich geschnitten dargestellt, sodass aus Fig. 1 die über ein Nabenwellen-Gleitlager 9 gelagerte Nabenwelle 8 besser ersicht lich ist. Am unteren Teil des Turms 2 ist schliesslich noch ein Netzanschluss 10 vorhan den.

Da diese Bestandteile mit Ausnahme des Nabenwellen-Gleitlagers 9 prinzipiell aus dem Stand der Technik für Windkraftanlagen 1 bekannt sind, sei an dieser Stelle auf die ein schlägige Literatur hierzu verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden. Es sei jedoch erwähnt, dass die Windkraftanlage 1 nicht zwingend auf den in Fig. 1 dargestellten Typ beschränkt ist, da sich die Erfindung primär auf die Lagerung der Nabenwelle 8 mit tels dem Nabenwellen-Gleitlager 9 bezieht. Insbesondere ist diese Windkraftanlage 1 al lerdings getriebelos ausgeführt d.h., dass zwischen dem Rotor 5 und dem Läufer des Ge nerators 7 keine Übersetzungsgetriebe zur Erhöhung der Drehzahl des Läufers im Ver gleich zur Narbenwelle 8 bzw. Rotor 5 angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt nun eine erste Ausführungsvariante des Nabenwellen-Gleitlagers 9 im Quer schnitt. Um die primäre Lagerfunktion besser erfüllen zu können, kann dieses Nabenwel len-Gleitlager mehrschichtig ausgeführt sein, mit einer Laufschicht 11 die auf einem schichtförmigen Stützelement 12 angeordnet ist. Die Laufschicht 11 dient primär der Ab stützung der Nabenwelle 8 während des Betriebes der Windkraftlage 1 und soll die Reib paarung Laufschicht 11/ Nabenwelle 8 einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten aufweisen. Die Stützschicht 12 hingegen sorgt für die Strukturfestigkeit der Laufschicht 11 , d.h. sie weist eine grössere Härte auf als die Laufschicht 11.

NACHGEREICHT

N2008/23400 Als Laufschicht 11 kommen verschiedenste Legierungen in Frage, wie bspw. Legierungen auf Zinn-, Wismut-, Indium- oder Aluminiumbasis sowie gegebenenfalls auf Bleibasis bzw. hochbleihältige CuPb-Basislegierungen. Insbesondere sind höherzinnhältige Zinn- oder Aluminiumbasislegierungen von Vorteil.

Das Stützelement 12 kann aus Stahl oder einem damit hinsichtlich der Festigkeit vergleichbaren Werkstoff, wie bspw. einer Bronze, etc. gebildet sein.

Gegebenenfalls kann, obwohl dies nicht dargestellt ist, zwischen dem Stützelement 12 und der Laufschicht 11 zumindest eine weitere Schicht ausgebildet sein, bspw. eine Lagermetallschicht die wiederum aus einer Legierung bestehen kann, bspw. Aluminiumbasislegierungen, Zinnbasislegierungen, Bleibasislegierungen, Kupferbasislegierungen, CuPb-Basislegierungen, AISn-Basislegierungen, Legierungen auf AlZn-, AlSi-, AlSnSi-, CuAI-, CuSn-, CuZn-, CuSnZn-, CuZnSn-, CuBi- sowie AlBi-Basis.

Weiters besteht die Möglichkeit zwischen den einzelnen Schichten Diffusionssperrschichten, zur Vermeidung der Diffusion einzelner Legierungsbestandteile von einer Schicht in eine benachbarte Schicht, oder Bindeschichten zur Erhöhung der Bindefestigkeit anzuordnen. Weiters besteht die Möglichkeit, dass auf einer Lauffläche 13, welche der Narbenwelle 8 gegenüberliegend angeordnet ist, eine so genannte Einlaufschicht, bspw. aus Zinn bzw. einer Zinnlegierung oder einem Gleilack, angeordnet wird, um damit währen des Erstbetriebes für die Ausbildung des optimalen Schmierspaltes bzw. für die Anpassung der beiden Gleitpartner Laufschicht 11 und Nabenwelle 8 zu sorgen.

Um die Tragfähigkeit des Nabenwellen-Gleitlagers 9 zu erhöhen - nachdem die Nabenwellen 8 durchaus sehr grosse Durchmesser aufweisen, ist es von Vorteil, wenn in der Laufschicht 11 Hartpartikel angeordnet sind, wie bspw. Aluminide, keramische Partikel, wie Nitride, beispielsweise BN, Carbide, beispielsweise SiC, WC, B C, Oxide, beispielsweise AI2O3, wobei gemäss einer Ausführungsvariante vorgesehen ist, dass der Anteil dieser Hartpartikel ausgehend von der Lauffläche 13 in Richtung auf das Stützelement 12 zunimmt, sodass also die Laufschicht 11 im Bereich des Stützelementes 12 eine grössere Härte aufweist als im Bereich der Lauffläche 13. Ebenso ist es möglich, dass ausgehend von dem Stützelement 12 zumindest ein Weichphasenelement, wie bspw.

Zinn, Bismut, Blei, Indium, hinsichtlich seines Anteils in Richtung auf die Lauffläche 13 zunimmt, sodas < s also an der Lauffläche 13 der höchste Anteil an diesen Weichphasenelement, welches unter anderem auch für die Einbettung von aus dem Abrieb stammenden Partikeln angeordnet wird, vorhanden ist.

NACHGEREICHT N2008/23400 Das Nabenwellen-Gleitlager 9 kann ein gebautes Gleitlager mit oder ohne Axiallager sein.

An einer Rückseite 14 des Stützelementes 12 ist bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung ein schichtförmiges Tragelement 15 bzw. eine Tragkonstruktion. angeordnet, dass bspw. aus Stahl oder einer anderen Eisenlegierung hergestellt sein kann, und mit dem Stützelement 12 verbunden. Beispielsweise kann das Tragelement 15 bzw. die Tragkonstruktion auf die Rückseite 14 des Stützelements 12 aufgeschweisst sein.

Prinzipiell kann die Verbindung des Tragelementes 15 mit dem Stützelement axial und/oder radial erfolgen bzw. kann die Nabenwelle 8 axial und/oder radial abgestützt sein.

In dem Tragelement 15 ist zumindest eine Ausnehmung 16 in Form einer Bohrung vorgesehen, die ein Innengewinde aufweist, um einen Schraubbolzen 17 darin anzuordnen, um das Nabenwellen-Gleitlager 9 in einer Lageranordnung 18 bspw. über Muttern 19 zu fixieren.

Da bei dieser Ausführungsvariante des Nabenwellen-Gleitlager 9 dieses in zumindest annähernd mit teilzylindrischer Lauffläche 13 ausgebildete Segmente 20 unterteilt ist, ist pro Segment 20 zumindest ein Befestigungselement 21 - also in diesem Fall zumindest ein Schraubbolzen 17 angeordnet. Dabei sind diese Befestigungselemente 21 ca. mittig in den Segmenten 20 angeordnet, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, um damit in einem Mittenbereich 22 über die Schraubbolzen 17 die teilzylindrische Lauffläche 13 durch mehr oder weniger starkes Spannen der Schraubbolzen 17, d.h. durch das Nivellieren bzw. die Höhenverstellung der Laufschicht 11 , besser an die zylinderförmige Oberfläche der Narbenwelle 8 anpassen zu können, insbesondere auch die Schmierspaltgeometrie zwischen der Lauffläche 13 und der Oberflächen der Narbenwelle 8 optimieren zu können.

Es ist dabei von Vorteil, wenn die einzelnen Segmente 20 mit geringer Abweichung von der Teilzylinderförmigkeit hergestellt werden, um diese Nivellierung, d.h. das Einstellen der Lauffläche 13 auf die Oberfläche der Nabenwelle 8 besser vornehmen zu können. Mit dieser Ausführung liegen die beiden Endbereiche der Segmente 20 die jeweils an die benachbarten Segmente 20 anstossen automatisch an der Lageranordnung 18 an.

Es sei bemerkt, dass, obwohl in Fig. 2 das Nabenwellen-Gleitlager 9 auf vier Segmente 20 aufgeteilt ist, es im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch möglich ist, eine davon verschiedene Anzahl an Segmenten 20 zu wählen, bspw. zwei oder drei oder aber auch mehr als vier, wie z.B. fünf, sechs, sieben, acht etc.

NACHGEREICHT

N2008/23400 In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsvariante eines Segmentes 20 für das NabenwellenGleitlager 9 dargestellt. Dabei erfüllt das Tragelement 15 sowohl die Tragfunktion als auch die Fixierfunktion für die Laufschicht 11 , sodass auf das Stützelement 12 verzichtet werden kann und somit die Laufschicht 11 direkt auf das Tragelement 15 aufgebracht werden kann. Insbesondere wird die Laufschicht 11 durch Walzplattieren auf dem Tragelement 15 angeordnet, das ebenfalls als Stahlstreifen ausgebildet sein kann, wobei in einem nach folgenden Schritt eine entsprechende Umformung zur Teilzylinderförmigkeit erfolgen kann.

Obwohl herstellungsbedingt bei den sehr grossen Nabenwellen-Gleitlagern 9, und bei den hohen Schichtdicken, bspw. weist die Laufschicht 11 eine Schichtdicke von bis zu 50 mm auf, die Walzplattierung die bevorzugte Herstellungsmethode ist, bestehen im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch andere Möglichkeiten, wie bspw. die galvanische Abscheidung der Laufschicht 11 , wobei hier für die gleichmässige Abscheidung, insbesondere im Hinblick auf die Schichtdicke der Laufschicht 11 , es von Vorteil ist, wenn das Nabenwellen-Gleitlager 9 auf mehrere Segmente 20 aufgeteilt ist.

Auch PVD-Verfahren sind einsetzbar, bspw. die Abscheidung der Laufschicht 11 mittels Kathodenzerstäubung.

In Fig. 3 ist weiters gezeigt, dass gemäss einer Ausführungsvariante der Erfindung die Laufschicht 11 eine über eine Länge des Gleitlagerkörpers in Umfangsrichtung unterschiedliche Schichtdicke 23 aufweisen kann, wobei im Fall der Ausführung nach Fig. 3 die Schichtdicke 23 in einander gegenüberliegenden Endbereichen 24, 25 grösser ist als im Mittenbereich 22.

Durch diese Schichtdickenvarianz über den Umfang des Nabenwellen-Gleitlagers 9 kann wiederum die Schmierspaltgeometrie optimiert werden, wobei die Darstellung in Fig. 3 lediglich beispielhaft zu verstehen ist und je nach Anzahl der Segmente 20 auch davon unterschiedliche Schichtdickenverläufe ausgebildet werden können.

Weiters besteht die Möglichkeit in der Laufschicht 11 Nuten zur Ölführung anzuordnen, bspw. mehrere nebeneinander angeordnete Rillen.

Bei der Ausführungsvariante des Segmentes 20 nach Fig. 3 sind zwei Befestigungselemente 21 vorgesehen, wofür in dem Tragelement 15 entsprechend zwei Ausnehmungen 16 ausgebildet sind. Es ist damit eine feinere Abstimmung der Schmierspaltgeometrie und

NACHGEREICHT

N2008/23400 eine bessere Anpassung an die Oberfläche der Nabenwelle 8 zur wie eine bessere Fixie rung des Nabenwellen-Gleitlagers 9 an der Lageranordnung 18 möglich.

Es sei auch hierzu darauf hingewiesen, dass selbstverständlich mehr als zwei derartige Befestigungselemente 21 über den Umfang des Segmentes 20 verteilt angeordnet wer den können.

Bevorzugt werden als Befestigungselemente 21 wiederum die in Fig. 2 gezeigten Schraubbolzen 17 verwendet. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, andere Befesti gungselemente 21 zu verwenden, bspw. Bolzen, die mittels Presssitz mit dem Tragele ment 15 verbunden werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit diese Befesti gungselemente 21 mit dem Tragelement 15 zu verkleben, wofür entsprechende Hochleis tungskleber aus dem Stand der Technik bekannt sind.

Weiters ist in Fig. 3 strichliert dargestellt, dass das Tragelement 15 über die gesamte Oberfläche der Laufschicht 11 nicht mit gleicher Schichtdicke angeordnet werden muss, sondern bspw. in den Endbereichen 24, 25 Stege 26 ausgebildet sind und die Schichtdi cke zwischen diesen beiden Stegen 26 im Vergleich zur mit vollen Linien dargestellten Ausführungsvarianten der Fig. 3 reduziert wird. In diesem Fall übernehmen die Befesti gungselementen 21 nicht nur die Befestigungsfunktion des Segmentes 20 sondern kön nen auch eine Tragfunktion übernehmen, diese also auch als Tragelemente 15 beizeich net werden können.

Die Reduzierung der Schichtdicke des Tragelementes 15 kann so weiter geführt werden, dass nur mehr das Stützelement 12 mit darauf angeordneter Laufschicht 11 (Ausfüh rungsvariante nach Fig. 2) vorhanden ist und die Tragfunktion ausschliesslich über diese Befestigungselemente 21 die in diesem Fall teilweise innerhalb des Stützelementes 12 oder an der Oberfläche des Stützelementes 12 d.h. dessen Rückseite 14 angeordnet sind, bspw. mit dieser Oberfläche 14 verschweisst sind. Auch in diesem Fall werden die Befestigungselemente 21 also zusätzlich zu Tragelementen 15.

Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 4 des Segmentes 20 ist wiederum die Laufschicht 11 direkt auf dem Tragelement 15, insbesondere durch Walzenplattieren angeordnet. Das Tragelement 15 weist dabei ebenfalls über die Umfangslänge betrachtet eine unterschied liche Schichtdicke auf, wobei in den beiden Endbereichen 24, 25 die Stege 26 ausgebildet sind und im Mittenbereich 22 ebenfalls ein Steg 27 über eine Basisschicht 28 des Trag elementes 15 vorspringend angeordnet ist. Die Breitenverteilung in Umfangsrichtung des

NACHGEREICHT

N2008/23400 Segmentes 20 kann dabei auch unterschiedlich zu der in Fig. 4 dargestellten sein. Auf einander zuweisende Seitenflanken 29, 30 der Stege 26, 27 sind dabei mit sich in Rich tung von der Laufschicht 11 weg verjüngend ausgebildet. Durch diese Ausführungsvarian te wird eine bessere Umformbarkeit des Segmentes 20 zur Herstellung der Teilzylinderförmigkeit erreicht, ohne dass das Material für das Tragelement 15 zu sehr beansprucht wird.

Weiters sind bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung drei Befestigungselemente 21 vorgesehen und zwar pro Steg 26, 27 eines hiervon.

Das Segment 20 nach Fig. 5 weist wiederum die Laufschicht 11 auf, die direkt auf dem Tragelement 15 angeordnet ist. Im Tragelement 15 sind drei Ausnehmungen 16 angeord net (es können auch eine davon unterschiedliche Anzahl an Ausnehmungen 16 vorhan den sein), die in den beiden Endbereichen 24, 25 des Tragelementes 15 mit L-förmigen Querschnitt und im Mittenbereich 22 mit T-förmigen Querschnitt ausgebildet sind. Bei spielsweise kann das Tragelement 15 als Gussteil oder auch als Extrusionsprofil herge stellt von einem Streifenmaterial, wie in den Ausführungen nach Fig. 2 oder 3, abgelängt sein.

In diesen Ausnehmungen 16 werden vor der Anordnung des Tragelementes 5 an der Lageranordnung 18 hakenförmige dem Querschnitt der Ausnehmungen 16 folgende Befestigungselemente 21 eingeführt, die in weiterer Folge durch eine Ausnehmung in der Lageranordnung 18 nach aussen ragen und bspw. wiederum verschraubt werden können. Es wird damit das Tragelement 15 mit der Lageranordnung 18 über diese entsprechend geformten Befestigungselemente 21 verspannt. Zur Höhennivellierung bzw. zur Einstel lung der Schmierspaltgeometrie können diese Befestigungselemente 21 in ihrem Endbe reich wiederum ein Schraubgewinde aufweisen, um damit auch das Verspannen über die nicht dargestellten Muttern 19 in der Lageranordnung 18 durchzuführen.

Fig. 6 zeigt schliesslich noch eine Ausführungsvariante der Erfindung, bei der das Seg ment 20 die Laufschicht 11 auf dem Stützelement 12 aufweist. An der Rückseite 14 des Stützelementes 12 sind - wie dies bereits voranstehend angedeutet wurde - mehrere Tragelemente 15 vorgesehen, die insbesondere mit der Rückseite 14 des Stützelementes 12 verschweisst sind. Einerseits können dies die Stege 26 in den Endbereichen 23, 24 sein, andererseits sind im Mittenbereich 22 zwei Befestigungselemente 21, die zusätzlich die Tragfunktion übernehmen, also als Tragelemente 15 ausgebildet sind, in Form von Schraubbolzen 17 über Basisplatten 31 mit der Rückseite 14 des Stützelementes 12 ver-

NACHGEREICHT

N2008/23400 schweisst. Strichliert ist angedeutet, dass zur Erhöhung der Festigkeit die beiden Befestigungselemente 21 mit einem Verbindungselement 32 verbunden sein können.

Des weiteren ist es möglich, wie dies ebenfalls strichliert angedeutet ist, dass auch die beiden Stege 26 über ein weiters, wandförmiges Verbindungselement 33 miteinander verbunden werden können, sodass also bspw. das Tragelement 15, d.h. die gesamte Tragkonstruktion, wannenförmig ausgebildet ist.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des NabenwellenGleitlagers 9, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Der Ordnung halber sei abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Nabenwellen-Gleitlagers 9 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmassstäblich und/oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

NACHGEREICHT I

N2008/23400 Bezugszeichenaufstellung Windkraftanlage Turm Windnachführungseinrichtung Gondel Rotor Rotorblatt Generator Nabenwelle Nabenwellen-Gleitlager Netzanschluss Laufschicht Stützelement Lauffläche Rückseite Tragelement Ausnehmung Schraubbolzen Lageranordnung Mutter Segment Befestigungselement Schichtdicke Mittenbereich Endbereich Endbereich Steg Steg Basisschicht Seitenflanke Seitenflanke 1 Basisplatte 2 Verbindungselement 3 Verbindungselement 4 5

NACHGEREICHT

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Claims

1. Nabenwellen-Gleitlager (9) für eine, Rotorblätter (6) tragende Nabenwelle (8) einer Windkraftanlage (1), umfassend einen Gleitlagerkörper mit einer der Nabenwelle (8) gegenüberliegend anordenbaren Laufschicht (11) und einem unterhalb dieser angeordnetem Stützelement (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (12) an einer Oberfläche und/oder zumindest teilweise innerhalb zumindest ein Tragelement

(15) bzw. eine Tragkonstruktion aufweist.

1 -

Patentansprüche

2. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) bzw. die Tragkonstruktion über einen Zusatzwerkstoff mit dem Stützelement (12) verbunden ist.

3. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) über einen Presssitz mit dem Stützelement (12) verbunden ist.

4. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) in das Stützelement (15) eingeschraubt oder mit diesem zumindest annähernd formschlüssig verbunden ist.

5. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) bzw. die Tragkonstruktion einstückig mit dem Stützelement (12) ausgebildet ist.

6. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) bzw. die Tragkonstruktion zumindest ein Befestigungselement (21) bildet oder umfasst.

NACHGEREICHT

N2008/23400 2-

7. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (15) bzw. die Tragkonstruktion zumindest ein Höhenverstellelement bzw. Nivellierelement aufweist.

8. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Tragelement(e) (15) nur partiell an dem Stützelement (12) angeordnet ist bzw. sind.

9. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Tragelement(e) (15) einen sich in Richtung von der Laufschicht (11) weg verjüngenden Bereich aufweist bzw. aufweisen.

10. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlagerkörper in mehrere getrennte Segmente (20) mit zumindest annähernd teilzylindrischer Lauffläche (13) unterteilt ist.

11. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschicht (11) auf dem Stützelement (12) durch Walzplattieren aufgebracht ist, gegebenenfalls nach Anordnung einer Zwischenschicht zwischen der Laufschicht (11) und dem Stützelement (12).

12. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschicht (11) eine über die Länge des Gleitlagerkörpers in Umfangsrichtung ungleichmässige Schichtdicke (23) aufweist.

13. Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (12) durch das Tragelement (15) gebildet ist.

NACHGEREIOHT »

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14 Windkraftanlage (1), mit einem Turm (2) zur bodenbeabstandeten

Anordnung einer Nabenwelle (8), an der ein Rotor (5) mit Rotorblättern (6) angeordnet ist, einem Generator (7), der mit der Nabenwelle (8) in Wirkverbindung steht, insbesondere getriebelos, wobei die Nabenwelle (8) von zumindest einem Lager gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager zumindest ein Nabenwellen-Gleitlager (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst.

Miba Gleitlager GmbH durch

Dr. <EMI ID=16.1>

NACHGEREICHT

N2008/23400