DE102007058165B4

DE102007058165B4 - Wälzlagerung

Info

Publication number: DE102007058165B4
Application number: DE102007058165A
Authority: DE
Inventors: Peter Horling; Edgar Pickel
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2027-12-01
Also published as: DE102007058165A1

Abstract

Wälzlagerung einer Rotorwelle einer Windkraftanlage, beinhaltend folgende Merkmale: – Ein äußeres Laufbahnelement mit wenigstens einer Laufbahn, auf der Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind, – ein mit einer Grundkonstruktion der Windkraftanlage verbundenes Gehäuseelement zum Aufnehmen des äußeren Laufbahnelements, – ein zwischen dem äußeren Laufbahnelement und dem Gehäuseelement angeordnetes Elastikelement, das entsprechend einem mittleren Abschnitt einer Hohlkugel ausgebildet ist, – das Elastikelement umfasst wenigstens ein Versteifungselement, und – das Elastikelement ist derart ausgebildet, dass das Elastikelement bei Belastung in sphärischer Richtung nachgiebiger ist als bei Belastungen in Hauptachsrichtung der Wälzlagerung und/oder senkrecht dazu, wozu das Versteifungselement entsprechend angeordnet und ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlagerung einer Rotorwelle einer Windkraftanlage.
Beispielsweise aus der DE 10 2004 042 235 A1 ist eine Lageranordnung einer Windenergieanlage zum Lager einer Welle der Windenergieanlage bekannt, umfassend ein Wälzlager zum Lager der Welle und Mittel zum Lager des Wälzlagers, die im Wesentlichen an den beiden Durchtrittsstellen einer im Wesentlichen durch einen Durchmesser des Wälzlagers verlaufenden ersten Achse, außen am Wälzlager angreifend angeordnet sind, und mit denen das Wälzlager wenigstens um die erste Achse schwenkbar ist.
Aus der EP 1 564 406 A2 ist ein dämpfungsfähiges Stehlager für Windkraftanlagen bekannt, wobei ein Innenmantel eines Lagergehäuses und ein Außenmantel eines das eigentliche Wälzlager aufnehmenden Trägerteils mit einer übereinstimmenden schrägen Fläche gestaltet sind, und wobei beim Zusammensetzen zwischen den beiden Mänteln eine ringförmige, zumindest teilweise konische Aussparung gebildet ist, in der ein ringförmiges Dämpfungselement angeordnet ist, das insbesondere als ein Elastomerlager ausgebildet ist, das auch Zwischenschichten aus weitestgehend unelastischem Werkstoffen umfassen kann. Die den Konus bildenden Flächen sind dabei insbesondere plan ausgeführt, können aber auch konkav oder konvex gekrümmt ausgebildet sein.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Wälzlagerung einer Rotorwelle einer Windkraftanlage zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass das Elastikelement entsprechend einem mittleren Abschnitt einer Hohlkugel, der insbesondere symmetrisch um eine Mittenebene einer Hohlkugel erstreckend ausgebildet ist, wobei die Hohlkugel einen sphärischen Außenmantel und einen dazu konzentrischen sphärischen Innenmantel aufweist, findet ein für die Rotorwelle erforderlicher Winkelausgleich wie auch ein Ausgleich von Fluchtungsfehlern im Elastikelement statt, was wiederum beim Einsatz von nicht winkelbeweglichen, spielfrei ausbildbaren Wälzlagerungstypen, insbesondere einer Zylinderrollenlagerung oder zweireihigen Kegelrollenlagerung von besonderem Vorteil ist. Weiterhin bewirkt mit Vorteil das Elastikelement eine Schwingungs- wie auch eine Schallentkopplung, so dass damit Vorteil das Elastikelement auch im Sinne einer geringen Geräuschemission günstig ist.
Dazu ist das Elastikelement derart ausgebildet, dass das Elastikelement bei Belastung in sphärische Richtung sich nachgiebiger bzw. weicher verhält als bei Belastung in horizontaler und vertikaler Richtung. In horizontaler und vertikaler Richtung soll sich das Elastikelement also möglichst hart verhalten. Dazu ist das Elastikelement derart ausgebildet, dass in einem Elastomermaterial entsprechend ausgebildete Versteifungselemente entsprechend angeordnet sind.
Weitere vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur.
Dabei zeigt die Figur als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Lägsschnitt durch eine Hauptlagerung einer Hauptrotorwelle einer Windkraftanlage. Die Hauptlagerung umfasst dabei das eigentliche Wälzlager, beispielsweise ein Zylinderrollenlager, wobei ein nicht näher dargestelltes inneres Laufbahnelement des Wälzlagers in an sich bekannter Weise auf einem Abschnitt der nicht dargestellten Hauptrotorwelle befestigt ist. Weiterhin umfasst das Wälzlager ein äußeres Laufbahnelement 10, wobei zwischen den beiden Laufbahnelementen 10 ebenfalls nicht näher dargestellte Wälzkörper zum Abrollen auf den Laufbahnelementen 10 vorgesehen sind. Dabei können die Wälzkörper in an sich bekannter Weise in einem Käfig angeordnet sein und/oder das Wälzlager mit Mitteln zum Abdichten eines die Wälzkörper beinhaltenden Raums ausgestaltet sein, so dass beispielsweise ein Schmierfett in besagtem Raum gehalten wird und gleichzeitig ein Eindringen von Verunreinigungen und/oder Feuchtigkeit von außen in besagten Raum verhindert wird.
Mit dem Außenmantel des äußeren Laufbahnelements 10 ist ein inneres Zwischenelement 15 fest verbunden, an dessen Außenmantel sich ein Elastikelement 20 anschließt, das wiederum von einem äußeren Zwischenelement 35 umschlossen ist. Dabei kann in nicht dargestellter Art und Weise das Laufbahnelement 10 derart im Zwischenelement 15 sozusagen axial formschlüssig befestigt sein, dass das Zwischenelement 15 an einem axialen Ende mit einer sich radial nach innen erstreckenden Auskragung ausgebildet ist, die die Stirnseite des Laufbahnelements 10 wenigstens im radial äußeren Bereich berührend überlappt und somit eine Art Anlageschulter für das Laufbahnelement 10 bildet, und am anderen axialen Ende ein lochscheibenartiges-Deckelelement an der Stirnseite des Zwischenelements 15 befestigt ist, wobei das Deckelelement zum Anliegen am radial äußeren Bereich der anderen Stirnseite des Laufbahnelements 10 vorgesehen ist. Weiterhin sind der Außenmantel des inneren Zwischenelements 15 und der Innenmantel des äußeren Zwischenelements 35 jeweils derart sphärisch ausgebildet, dass sich für das Elastikelement 20 ein Abschnitt einer Hohlkugel, der sich symmetrisch um eine Mittenebene der Hohlkugel erstreckt, ergibt, wobei die sphärischen Mäntel der Zwischenelemente 15 und 35 zueinander konzentrisch sind. Die Laufbahnelemente 10 sind dabei insbesondere aus einem Wälzlagerstahl und die Zwischenelemente 15 und 35 aus einem Stahl- oder Eisenmaterial ausgebildet.
Das Elastikelement 20 umfasst dabei ein Elastomermaterial, das an besagte Mantelflächen der Zwischenelemente 15 und 35 anvulkanisiert ist. Weiterhin umfasst das Elastikelement 20 beispielsweise aus Stahl ausgebildete Versteifungselemente 25, die als voneinander getrennte Sektoren ringartig ausgebildet und angeordnet sein können. In einer Ausführungsform kann die vom inneren Zwischenelement 15, dem Elastikelement 20, den Versteifungselementen 25 und dem äußeren Zwischenelement 35 gebildet Einheit aus wenigstens zwei sektorartigen Teilen zusammengesetzt sein, was Transport, Montage und Herstellung mit Vorteil vereinfacht und an und für sich vergleichsweise unproblematisch ist, da die sektorartigen Teile innen- und außenmantelseitig von weiteren Elementen umschlossen sind, die den Zusammenhalt der sektorartigen Teile untereinander gewährleisten. Ferner ist das Elastikelement 20 derart ausgebildet, dass es bei Belastung in sphärischer Richtung möglichst weich bzw. nachgiebig ist und bei Belastung in horizontaler und vertikaler Richtung möglichst hart bzw. unnachgiebig reagiert, wozu auch die Versteifungselemente 25 entsprechend ausgebildet und im Elastikelement 20 angeordnet sind.
Das äußere Zwischenelement 35 ist schließlich mit einem Gehäuseelement der Windkraftanlage fest verbunden. Dabei ist das Gehäuseelement zweiteilig ausgebildet, wobei das äußere Zwischenelement 35 zwischen den zwei Gehäuseteilen 31 und 32 festgehalten ist. Die Gehäuseteile 31 und 32 weisen dabei einen übereinstimmenden kegelstumpfmantelartigen Oberflächenbereich auf, wobei das eine Teil auf das andere beispielsweise kalt aufgeschrumpft ist. In einer anderen Ausführungsform können die Gehäuseteile aber auch ohne die kegelstumpfmantelartigen Bereiche und damit einer wohl kostengünstiger herstellbaren Ausführungsform derart ausgebildet sein, dass sich das linke Gehäuseteil axial fast bis in etwa zum rechten axialen Ende des Zwischenelements 35 erstreckt und dass das rechte Gehäuseteil die Form eines lochscheibenartigen Deckelelements annimmt, das am radial äußeren Bereich der Stirnseite des Zwischenelements zum Anliegen vorgesehen ist und am linken Gehäuseteil befestigt ist.
In anderen Ausführungsformen können beispielsweise das innere Zwischenelement zusammen mit dem äußeren Laufbahnelement und/oder das äußere Zwischenelement zusammen mit dem Gehäuseelement einstückig und materialeinheitlich ausgebildet sein und/oder das äußere Zwischenelement weist ebenfalls einen sphärischen Außenmantel auf und ist dann in einem Gehäuseelement mit entsprechend sphärisch ausgebildetem Innenmantel angeordnet

Claims

Wälzlagerung einer Rotorwelle einer Windkraftanlage, beinhaltend folgende Merkmale: – Ein äußeres Laufbahnelement mit wenigstens einer Laufbahn, auf der Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind, – ein mit einer Grundkonstruktion der Windkraftanlage verbundenes Gehäuseelement zum Aufnehmen des äußeren Laufbahnelements, – ein zwischen dem äußeren Laufbahnelement und dem Gehäuseelement angeordnetes Elastikelement, das entsprechend einem mittleren Abschnitt einer Hohlkugel ausgebildet ist, – das Elastikelement umfasst wenigstens ein Versteifungselement, und – das Elastikelement ist derart ausgebildet, dass das Elastikelement bei Belastung in sphärischer Richtung nachgiebiger ist als bei Belastungen in Hauptachsrichtung der Wälzlagerung und/oder senkrecht dazu, wozu das Versteifungselement entsprechend angeordnet und ausgebildet ist.
Wälzlagerung nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt sich symmetrisch um eine Mittenebene der Hohlkugel erstreckend ausgebildet ist.
Wälzlagerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Hohlkugel einen sphärischen Außenmantel und einen dazu konzentrischen sphärischen Innenmantel aufweist.
Wälzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Elastikelement unmittelbar zwischen dem äußeren Laufbahnelement oder einem das Laufbahnelement umschließenden inneren Zwischenelement auf der einen Seite und dem Gehäuseelement oder einem im Gehäuseelement angeordneten äußeren Zwischenelement auf der anderen Seite angeordnet ist.
Wälzlagerung nach Anspruch 4, wobei ein Außenmantel des äußeren Laufbahnelements oder des inneren Zwischenelements und ein Innenmantel des Gehäuseelements oder des äußeren Zwischenelements entsprechend dem Elastikelement sphärisch gestaltet sind.
Wälzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Elastikelement Elastomermaterial umfasst.
Wälzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Elastikelement an das Laufbahnelement, das Gehäuseelement oder das Zwischenelement anvulkanisiert ist.
Wälzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Laufbahnelement, das Zwischenelement, das Gehäuseelement und/oder das Versteifungselement einen Stahl umfassen.
Wälzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Wälzlagerung als eine Zylinder- oder insbesondere zweireihige Kegelrollenlagerung ausgebildet ist.