DE102011079391A1

DE102011079391A1 - Rotorhauptlagerung

Info

Publication number: DE102011079391A1
Application number: DE102011079391A
Authority: DE
Inventors: Manuel Rettinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-01-24
Also published as: CN102889300A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorhauptlagerung, umfassend eine Vielzahl von zwischen einer äußeren Laufbahn und einer inneren Laufbahn in mehreren Kunststoffkäfigsegmenten (2) angeordneten rollenförmigen Wälzkörpern (1). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest mehrere der Wälzkörper (1) mindestens eine sich zu einer ersten Stirnseite (5) und/oder zu einer zweiten Stirnseite (6) der Wälzkörper (1) öffnende Ausnehmung (7) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Rotorhauptlagerung, umfassend eine Vielzahl von zwischen einer äußeren Laufbahn und einer inneren Laufbahn in mehreren Kunststoffkäfigsegmenten angeordneten rollenförmigen Wälzkörpern.
Rotorhauptlagerungen von Windenergieanlagen werden durch sogenannte Großwälzlager gebildet, d.h. diese Wälzlager besitzen einen Teilkreis von einem bis mehrere Meter auf. In der Regel weisen die Rotorhauptlagerungen Rollenlager auf, z.B. Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager oder Pendelrollenlager.
An die Käfige zum Führen und Beabstanden der Wälzkörper werden allein schon aufgrund der Lagergröße und damit dem Gewicht der Wälzkörper hohe Anforderungen gestellt.
Aus der DE 10 2006 058 095 A1 ist ein Metall-Bolzenkäfig bekannt, bestehend aus jeweils zwei koaxialen, beabstandeten Käfigringen, zwischen denen eine der Rollenzahl entsprechende Anzahl von Lagerbolzen in gleichmäßigen Abständen befestigt sind. Auf den Lagerbolzen sitzen rollenförmige Wälzkörper, die als Hohlrollen ausgebildet sind. Zwar stellt der aus der DE 10 2006 058 095 A1 bekannte Käfig eine stabile und langlebige Möglichkeit zur Führung der Wälzkörper dar, die Herstellung sowie die Montage ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.
Aus der DE 10 2006 022 951 A1 ist ein Käfig für eine Rotorhauptlagerung bekannt, der durch mehrere umfänglich hintereinander angeordnete Kunststoffkäfigsegmente gebildet wird, die ihrerseits jeweils zwei in Umfangsrichtung des Käfigs verlaufende Umfangsstege und mindestens zwei Verbindungsstege aufweisen, wobei die Umfangsstege und die Verbindungsstege wenigstens eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers bilden. Um Quell- und Temperaturausdehnungen der Segmente gegenüber den metallischen Lagerringen kompensieren zu können, weisen die Segmente in Umfangsrichtung Spiel auf, was jedoch dazu führt, dass im Betrieb Segmente schwerkraftbedingt in Umfangsrichtung auf benachbarte Segmente aufschlagen. Die Verbindungsstege, insbesondere der erste und letzte in Umfangsrichtung, des Käfigs der DE 10 2006 022 951 A1 müssen daher entsprechend stark dimensioniert werden, wenngleich dieser Käfig dennoch einfach herzustellen und zu montieren ist.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Rotorhauptlagerung einer Windenergieanlage bereitzustellen, die einfach und kostengünstig herzustellen bzw. zu montieren ist und eine lange Lebensdauer aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Demzufolge ist eine gattungsgemäße Rotorhauptlagerung, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest mehrere der Wälzkörper mindestens eine sich zu einer ersten Stirnseite und/oder zu einer zweiten Stirnseite der Wälzkörper öffnende Ausnehmung aufweist
Die Erfindung hat erkannt, dass die im Wesentlichen durch die Anzahl und Größe der Wälzkörper bestimmte Tragzahl der Rotorhauptlagerung in bestimmten Anwendungen nicht völlig ausgeschöpft wird und andererseits die Belastung der Kunststoffkäfigsegmente ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer bzw. die Wartungsintervalle der Lagerung darstellt.
Durch die erfindungsgemäßen Ausnehmungen in den Wälzkörpern wird das Gewicht der Wälzkörper und in Folge die schwerkraftbedingten Stöße benachbarter Segmente aufeinander verringert. Dabei können die Ausnehmungen praktisch beliebiger Form und Größe sein, sofern die in der jeweiligen Anwendung geforderte Tragzahl weiterhin erreicht wird.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass alle Wälzkörper mindestens eine Ausnehmung aufweisen, so dass sich bei einer gewünschten Tragzahl eine maximale Gewichtsreduzierung ergibt. Denkbar ist natürlich auch, nur manche z.B. nur jeden zweiten Wälzkörper, mit Ausnehmungen zu versehen, wobei diese dann vorteilhafterweise umfänglich gleichmäßig verteilt angeordnet werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Ausnehmung durch eine Durchgangsbohrung gebildet wird. Die Herstellung der Wälzkörper ist in diesem Fall verhältnismäßig einfach und kostengünstig. Sofern die Durchgangsbohrung konzentrisch zur Rotationsachse des Wälzkörpers angeordnet ist, können je nach zu erreichender Tragzahl der Hauptlagerung auch Rollen eingesetzt werden, die ursprünglich zur Verwendung in einem Bolzenkäfig bestimmt waren.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Ausnehmung durch eine Sacklochbohrung gebildet wird. Gegenüber einer Durchgangsbohrung reduziert sich zwar die mögliche Gewichtseinsparung; die radiale Steifigkeit des Wälzkörpers und somit die Tragzahl der Hauptlagerung ist jedoch höher. Möglich ist, dass sich die Sacklochbohrung über zumindest 20 %, vorzugsweise über zumindest 30 %, der axialen Wälzkörpererstreckung erstreckt.
Denkbar ist selbstverständlich auch, dass mehrere Ausnehmungen in Form von z.B. mehreren Durchgangsbohrungen bzw. Sacklochbohrungen (auch kombiniert) vorgesehen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Durchgangsbohrung oder die Sacklochbohrung einen konstanten Querschnitt aufweist, wodurch eine einfache Herstellung ermöglicht wird. Alternativ ist auch möglich, dass die Durchgangsbohrung oder die Sacklochbohrung einen veränderlichen Querschnitt aufweist. Durch einen veränderlichen Querschnitt kann die radiale Steifigkeit entlang der axialen Erstreckung des Wälzkörpers gezielt beeinflusst werden.
Die in der erfindungsgemäßen Rotorhauptlagerung eingesetzten Kunststoffkäfigsegmente können z.B. jenen in der DE 10 2006 022 951 A1 offenbarten entsprechen, so dass auf den Inhalt der DE 10 2006 022 951 A1 diesbezüglich vollinhaltlich Bezug genommen wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jedes Kunststoffkäfigsegment mindestens zwei in Umfangsrichtung des Rotorlagers verlaufende Umfangsstege und mindestens zwei Verbindungsstege aufweist, wobei die Umfangsstege und die Verbindungsstege wenigstens eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers bilden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Rotorhauptlagerung,
2 zeigt einen Wälzkörper einer erfindungsgemäßen Rotorhauptlagerunggemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
3 zeigt einen Wälzkörper einer erfindungsgemäßen Rotorhauptlagerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente weisen die gleichen Bezugszeichen auf.
1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Rotorhauptlagerung. Diese umfasst eine Vielzahl von rollenförmigen Wälzkörpern 1, die in mehreren Kunststoffkäfigsegmenten 2 angeordnet sind. Jedes Kunststoffkäfigsegment 2 weist zwei in Umfangsrichtung des Rotorhauptlagers verlaufende Umfangsstege 3 sowie fünf Verbindungsstege 4 auf, so dass pro Kunststoffkäfigsegment 2 vier Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper 1 gebildet werden.
Mehrere, vorzugsweise sämtliche, Wälzkörper 1 weisen mindestens eine sich zu einer ersten Stirnseite 5 des Wälzkörpers 1 und/oder zu einer zweiten Stirnseite 6 des Wälzkörpers 1 öffnende Ausnehmung 7 auf.
In 2 ist in einer Draufsicht (links) und einer Schnittdarstellung (rechts) ein eine Ausnehmung 7 aufweisender Wälzkörper 1 dargestellt, der in einer erfindungsgemäßen Rotorhauptlagerung zwischen zwei Laufbahnen 8 in einem – nicht dargestellten – Kunststoffkäfigsegment 2 angeordnet ist.
Der Wälzkörper 1 weist eine Ausnehmung 7 in Form einer Durchgangsbohrung auf, d.h. es handelt sich bei dem Wälzkörper 1 um eine Hohlrolle.
In 3 ist ein Wälzkörper 1 einer erfindungsgemäßen Rotorhauptlagerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nach 2 umfasst der Wälzkörper 1 zwei Ausnehmungen 7, nämlich eine sich zu einer ersten Stirnseite 5 und eine sich zu einer zweiten Stirnseite 6 öffnende Ausnehmung 7, jeweils in Form einer Sacklochbohrung. Erfindungsgemäß ist der Wälzkörper 1 wiederum in einem – nicht dargestellten – Kunststoffkäfigsegment 2 angeordnet.
Erfindungsgemäß erstreckt sich die mindestens eine Ausnehmung zumindest über 20 % der Wälzkörpererstreckung, vorzugsweise über mindestens 30 % der Wälzkörpererstreckung, so dass eine spürbare Gewichtsverminderung des Wälzkörpers resultiert.
Die Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, das die Wälzkörper 1 mit einer oder mehreren Ausnehmungen auf Stirnseiten 5, 6 versehen sind, die nicht mit dem Käfig bzw. den Kunststoffkäfigsegmenten 2 in Wirkverbindung stehen. Insbesondere greifen keine Elemente des Käfigs bzw. der Kunststoffkäfigsegmenten 2 in die Ausnehmungen 7 ein.
Bezugszeichenliste

1: Wälzkörper
2: Kunststoffkäfigsegment
3: Umfangssteg
4: Verbindungssteg
5: erste Stirnseite
6: zweite Stirnseite
7: Ausnehmung
8: Laufbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006058095 A1 [0004, 0004]
DE 102006022951 A1 [0005, 0005, 0016, 0016]

Claims

Rotorhauptlagerung, umfassend eine Vielzahl von zwischen einer äußeren Laufbahn und einer inneren Laufbahn in mehreren Kunststoffkäfigsegmenten (2) angeordneten rollenförmigen Wälzkörpern (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest mehrere der Wälzkörper (1) mindestens eine sich zu einer ersten Stirnseite (5) und/oder zu einer zweiten Stirnseite (6) der Wälzkörper (1) öffnende Ausnehmung (7) aufweist.
Rotorhauptlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wälzkörper (1) mindestens eine Ausnehmung (7) aufweisen.
Rotorhauptlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (7) durch eine Durchgangsbohrung gebildet wird.
Rotorhauptlagerung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (7) durch eine Sacklochbohrung gebildet wird.
Rotorhauptlagerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung oder die Sacklochbohrung einen konstanten Querschnitt aufweist.
Rotorhauptlagerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung oder die Sacklochbohrung einen veränderlichen Querschnitt aufweist.
Rotorhauptlagerung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kunststoffkäfigsegment (2) mindestens zwei in Umfangsrichtung des Rotorhauptlagers verlaufende Umfangsstege (3) und mindestens zwei Verbindungsstege (4) aufweist, wobei die Umfangsstege (3) und die Verbindungsstege (4) wenigstens eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers (1) bilden.