DE102015113100A1

DE102015113100A1 - Wälzlageranordnung und Blattlager für eine Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102015113100A1
Application number: DE102015113100.5A
Authority: DE
Inventors: Gunther Elfert
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Rothe Erde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Rothe Erde Germany GmbH
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-02-09
Also published as: WO2017025343A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Wälzlageranordnung (1) für eine Windkraftanlage vor, insbesondere für ein Blattlager, aufweisend einen Innenring (11) und einen relativ zum Innenring (11) um eine Drehachse (D) drehbaren Außenring (12), wobei die Wälzlageranordnung (1) ein erstes Kreuzrollenlager (10‘) und ein zweites Kreuzrollenlager (10‘‘) umfasst, wobei sowohl das erste Kreuzrollenlager (10‘) als auch das zweite Kreuzrollenlager (10‘‘) zwischen dem Innenring (11) und dem Außenring (12) angeordnete Kreuzrollen (2) derart aufweist, dass jeweils die Rotationsachse wenigstens einer axial ausgerichteten Kreuzrolle (2) parallel zur Drehachse (D) und die Rotationsachse wenigstens einer radial ausgerichteten Kreuzrolle (2) senkrecht zur Drehachse (D) verläuft.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung und ein Blattlager für eine Windkraftanlage. Bei Windkraftanlagen wird zur Optimierung des Wirkungsgrades mit Hilfe eines Blattlagers der Anstellwinkel eines Rotorblatts durch ein kontinuierliches Verkippen, d. h. ein „Pitchen“ des Rotorblattes eingestellt.
In Windkraftanlagen werden in der Regel Doppelvierpunktlager als Standardblattlager verwendet, um den auftretenden vergleichsweise hohen radialen und axialen Kräften gerecht zu werden. Ein für das Doppelvierpunktlager typischer Punktkontakt und eine damit einhergehende vergleichsweise hohe Hertz‘sche Pressung, d. h. Kontaktpressung, sowie eine sich mit der Momentbelastung zunehmend ausprägende Kantenproblematik begrenzen dabei die Einsatzmöglichkeiten und Lebensdauer des als Doppelvierpunktlager ausgestalteten Standardblattlagers.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Rollendrehverbindungen bekannt, deren Einsatz sich dahingehend als problematisch erweisen, als dass eine Relativbewegung der Ringe aufgrund einer elastischen Verformung, besonders im Stillstand, zu einem Stillstandverschleiß („false brinelling“) führt.
Je nach Dimensionierung und Ausgestaltung der Windkraftanlage ist zudem eine Anpassung der Blattlager erforderlich, insbesondere da sich die zu erwartenden Anteile von Axialkräften und Radialkräften verändern. Ein Nachteil bei den bekannten Lagern ist, dass die Anpassung der Lager hinsichtlich axialer und radialer Tragkräfte stets eine völlige Umgestaltung des Lagers erfordert.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wälzlageranordnung zur Verfügung zu stellen, die eine vergleichsweise hohe Tragfähigkeit gegenüber axialen und radialen Kräften aufweist und darüber hinaus in einfacher und flexibler Weise an unterschiedliche Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Anteile von Axial- und Radialkräften anpassbar ist. Auf diese Weise soll stets das für eine bestimmte Windkraftanlage geltende Anforderungsprofil erfüllt werden.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch eine Wälzlageranordnung für eine Windkraftanlage, insbesondere für ein Blattlager der Windkraftanlage, aufweisend einen Innenring und einen relativ zum Innenring um eine Drehachse drehbaren Außenring, wobei die Wälzlageranordnung ein erstes Kreuzrollenlager und ein zweites Kreuzrollenlager umfasst, wobei sowohl das erste Kreuzrollenlager als auch das zweite Kreuzrollenlager zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Kreuzrollen derart aufweist, dass jeweils die Rotationsachse wenigstens einer axial ausgerichteten Kreuzrolle parallel zur Drehachse und die Rotationsachse wenigstens einer radial ausgerichteten Kreuzrolle senkrecht zur Drehachse verläuft.
Gegenüber dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung durch die Implementierung des ersten und des zweiten Kreuzrollenlagers den Vorteil, dass deren Kreuzrollen flächig am Innenring bzw. Außenring anliegen und die Anlage nicht auf einen Punktkontakt, wie er beispielsweise bei Vierpunktlagern auftritt, konzentriert ist, sondern sich über einen Linienkontakt erstreckt. Entsprechend wird eine Kontaktpressung zwischen einer der Laufbahn zugeordneten Lauffläche und der Kreuzrolle reduziert, woraufhin die Belastung für die Wälzlageranordnung über die Betriebszeit gesehen sinkt und sich entsprechend in vorteilhafter Weise die Lebensdauer erhöht. Mit den Kreuzrollenlagern werden dabei sowohl axial als auch radial verlaufende Belastungen aufgenommen. Vorteilhafterweise kann zudem eine dritte Radialbahn eingespart werden, so dass die erfindungsgemäße Lageranordnung gegenüber dem Stand der Technik kostengünstiger und/oder kompakter realisiert werden kann. Eine größere Kompaktheit ermöglicht vorteilhafterweise auch die Verwendung größerer Kreuzrollen und somit eine Erhöhung der Tragfähigkeit. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die entsprechende Anordnung der Kreuzrollen in einfacher Weise eine Lastenanpassung erfolgen kann, indem je nach zu erwartenden radialen und axialen Kräften mehr oder weniger Kreuzrollen in axialer oder radialer Richtung ausgerichtet werden.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Laufbahnen Laufflächen umfassen, die an einer Außenseite des Innenrings und/oder an einer Innenseite des Außenrings angeordnet sind und an denen Kreuzrollen des ersten und/oder zweiten Kreuzrollenlagers abrollen. Vorzugsweise sind die Laufflächen gehärtet und an die Mantelflächen der Kreuzrollen angepasst. Weiterhin ist es vorgesehen, dass Trennelemente zwischen einzelnen Kreuzrollen im Wälzlager angeordnet sind. Beispielsweise umfasst das Wälzlager als Trennelemente, beispielsweise Zwischenstücke. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Kreuzrollen eine Rotationssymmetrieachse aufweisen, wobei die Kreuzrollen, insbesondere vollständig, rotationssymmetrisch zur Rotationssymmetrieachse sind. Dabei legt die Rotationssymmetrieachse die Ausrichtung der jeweiligen Kreuzrolle fest. Vorzugsweise sind in einem Kreuzrollenlager Kreuzrollen angeordnet, deren Ausrichtungen senkrecht zueinander verlaufen und sich beispielsweise in umlaufender Richtung abwechseln. Die Anordnung in 90° Winkeln hat gegenüber bekannten Kreuzrollenlagern mit 45° Winkeln den Vorteil, dass keine zusätzlichen Radialkräfte erzeugt werden. Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass der Kreuzrolle eine parallel zur Rotationssymmetrieachse verlaufende Höhe und ein senkrecht zur Rotationssymmetrieachse verlaufender Durchmesser zuzuordnen sind, wobei die Höhe und der Durchmesser im Wesentlichen gleich groß sind. Insbesondere entspricht die Höhe der Kreuzrolle im Wesentlichen einem maximalen Durchmesser, wenn sich der Durchmesser der Kreuzrolle entlang der Rotationssymmetrieachse ändert. Beispielsweise ist die Kreuzrolle eine zylindrische Kreuzrolle, deren Höhe und Durchmesser im Wesentlichen einander entsprechen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Kreuzrollenlager und das zweite Kreuzrollenlager entlang der Drehachse zueinander versetzt angeordnet sind. Durch den Abstand zwischen dem ersten Kreuzrollenlager und dem zweiten Kreuzrollenlager lässt sich die Wälzlageranordnung weiter in Hinblick auf zu erwartende Belastungen anpassen. Insbesondere sind das erste und das zweite Kreuzrollenlager in axialer Richtung gesehen zueinander deckungsgleich angeordnet. Es ist dabei auch vorstellbar, dass sich das erste und das zweite Kreuzrollenlager in ihrem Durchmesser unterscheiden und vorzugsweise in axialer Richtung, d. h. entlang einer parallel zur Drehachse verlaufenden Richtung, gesehen konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Kreuzrollenlager und/oder das zweite Kreuzrollenlager Kreuzrollen, die an ihrer Stirnseite und/oder oder ihrer Mantelseite profiliert sind, umfasst. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine Kontaktfläche zwischen Lauffläche und Kreuzrolle bzw. das Ausmaß des Linienkontakts weiter erhöhen, was in vorteilhafter Weise zu einer weiteren Reduzierung der Kontaktpressung führt. Darüber hinaus wird eine Anfälligkeit gegenüber einem Stillstandverschleiß, dem sogenannten „false brinelling“, ebenfalls reduziert, da eine höhere Steifigkeit und damit eine höhere Formhaltigkeit des Außenrings bzw. des Innenrings im Kontaktbereich zwischen Laufbahn und Kreuzrolle erreicht wird. Vorzugsweise ist die Profilierung eine konvexe oder konkave Wölbung und beispielsweise umfasst das erste Kreuzrollenlager und/oder das zweite Kreuzrollenlager als Kreuzrollen Toroidalrollen. Weiterhin ist es vorstellbar, dass Kreuzrollen ohne Profilierung und Kreuzrollen mit Profilierung, insbesondere Toroidalrollen, in demselben Kreuzrollenlager angeordnet sind. Denkbar ist auch, dass eine Toroidalrolle in einem Kreuzrollenlager angeordnet ist, dessen Lauffläche für Kreuzrollen ohne Profilierung, d. h. Laufflächen ohne Wölbung, vorgesehen ist. Durch die Profilierung nimmt in vorteilhafter Weise die Kantenspannung ab, da die Enden abgerundet sind. Die Kreuzrolle ist insbesondere als Zylinderrolle mit einem Wälzkörperdurchmesser D_W ausgebildet, wobei die Tiefe der Profilierung bevorzugt mindestens 5%, besonders bevorzugt mindestens 10% und ganz besonders bevorzugt mindestens 15% des Wälzkörperdurchmessers D_w beträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Kreuzrollenlager und/oder das zweite Kreuzrollenlager eine radial ausgerichtete Kreuzrolle und eine axial ausgerichtete Kreuzrolle umfasst. Dabei ist es vorgesehen, dass die Rotationsachse der axial ausgerichteten Kreuzrolle im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Wälzlageranordnung verläuft und dass die Rotationsachse der radial ausgerichteten Kreuzrolle im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Wälzlageranordnung verläuft. Insbesondere ist es vorgesehen, dass ein Zahlenverhältnis aus axial ausgerichteten Kreuzrollen und radial ausgerichteten Kreuzrollen mit einem Anforderungsprofil für die Wälzlageranordnung abgestimmt ist. Beispielsweise umfasst das erste Kreuzrollenlager n-mal so viele, insbesondere doppelt so viele, radial ausgerichtete Kreuzrollen wie axial ausgerichtete Kreuzrollen. Dadurch lässt sich die Belastungsfähigkeit in Abhängigkeit der zu erwartenden Belastung steuern. Dabei ist es vorstellbar, dass im ersten Kreuzrollenlager mehr vertikal ausgerichtete Kreuzrollen als im zweiten Kreuzrollenlager angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kreuzrollen stirnseitig eine Abdeckung, insbesondere in Form eines Verschleißschutzelements, beispielsweise einer Gleitkappe, aufweisen. Vorzugsweise ist die Abdeckung auf einer Seitenfläche, durch die die Rotationssymmetrieachse verläuft, angeordnet. Dabei ist es denkbar, dass die Abdeckung in einer Aussparung eines Grundkörpers der Kreuzrolle angeordnet ist und mit dem Grundkörper formschlüssig, reibschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Insbesondere umfasst die Abdeckung einen Kunststoff, wie beispielsweise Peak oder POM, oder ist vollständig aus dem Kunststoff gefertigt. Es ist weiterhin vorstellbar, dass die Abdeckung aus Polyamid und insbesondere aus Polyamid 12 (PA 12: Laurinlactam oder ω-Aminododecansäure), PTFE und/oder Teflon gefertigt ist. Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch die Verwendung von Polyamid, PTFE oder Teflon vorteilhafterweise die Langlebigkeit und Belastbarkeit des jeweiligen Kreuzrollenlagers aufgrund der hohen Festigkeit und Zähigkeit von Polyamid gesteigert werden kann. Alternativ wäre aber auch denkbar, dass die Abdeckung aus einem Metall gefertigt ist, welches weicher ist als ein Metall des Grundkörpers der Kreuzrolle, wobei die Abdeckung vorzugsweise Bronze umfasst. Denkbar wäre auch, dass die Abdeckung aus Messing oder einer Keramik gefertigt ist. Es ist weiterhin vorstellbar, dass die Abdeckung ebenfalls eine Profilierung bzw. eine Struktur aufweist. Durch die Verwendung der Abdeckung lässt sich in vorteilhafter Weise ein Verschleiß durch einen stirnseitigen Stahl-Stahl-Kontakt zwischen Kreuzrolle und Innenring bzw. Außenring vermeiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper der Kreuzrolle an seiner Stirnseite eine Ausnehmung aufweist. Diese Ausnehmung, welche beispielsweise in Form einer sich zur Rotationssymmetrieachse der Kreuzrolle parallel erstreckenden flachen Sacklochbohrung ausgebildet ist, dient dazu, die Abdeckung an der Kreuzrolle zu befestigen. Hierfür ist entweder das Abdeckungselement auf seiner der Stirnseite zugewandten Seite form- und/oder kraftschlüssig innerhalb der Ausnehmung angeordnet oder die Abdeckung weist auf ihrer der Stirnseite zugewandten Seite eine Ausbuchtung auf, welche form- und/oder kraftschlüssig innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist. Im ersten Fall steckt die Abdeckung über ihre gesamte der Kreuzrolle zugewandte Breite innerhalb der Ausnehmung, während im zweiten Fall nur die Ausbuchtung innerhalb der Ausnehmung steckt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper der Kreuzrolle auf seiner Stirnseite eine zentrale Ausbuchtung aufweist, welche form- und/oder kraftschlüssig in einer Öffnung der Abdeckung angeordnet ist. Die Öffnung umfasst entweder ein Sackloch oder eine Durchgangsöffnung. Vorzugsweise umfasst der Grundkörper der Kreuzrolle auf seiner Stirnseite einen vorstehenden, umlaufenden Ring, welcher sich entlang des Umfangs der Lauffläche erstreckt. Zwischen dem umlaufenden Ring und der zentralen Ausbuchtung wird somit eine umlaufende Nut gebildet, in welcher die ringförmig ausgebildete Abdeckung angeordnet ist. Auf diese Weise wird vorzugsweise eine stabile und belastbare formschlüssige Anbindung der Abdeckung an den Grundkörper der Kreuzrolle erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine der Laufbahn zugeordnete Lauffläche korrespondierend zu der Mantelseite und/oder der Stirnseite einer der Kreuzrollen ausgestaltet ist. Insbesondere ist die Lauffläche passend zur der Wölbung der Mantelseite oder Stirnseite der Kreuzrolle ausgestaltet. Zur Anpassung der Lauffläche variiert die Lauffläche entlang einer axial verlaufenden Richtung. Vorzugsweise ist die Lauffläche dabei konkav gekrümmt, wobei ein Krümmungsradius der konkaven Krümmung der Lauffläche in etwa dem Krümmungsradius der Wölbung an der Stirn- oder Mantelseite der Kreuzrolle entspricht. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der Linienkontakt zwischen Kreuzrolle und Innenring bzw. Außenring weiter vergrößert. Weiterhin ist es vorstellbar, dass ein erstes bzw. zweites Kreuzrollenlager mit gewölbter Lauffläche eine Kreuzrolle ohne Profilierung umfasst. Es ist darüber hinaus vorstellbar, dass die Lauffläche derart gestaltet ist, dass sie zusammen mit einer der Kreuzrollen, insbesondere einer der Toroidalrollen, einen Punktkontakt bildet, wodurch gezielt eine höhere Resistenz gegenüber einem Stillstandverschleiß erzielt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Innenring und/oder der Außenring mehrteilig ausgebildet sind. Dadurch lässt sich die Montage des ersten und des zweiten Kreuzrollenlagers vereinfachen. Dabei ist es vorstellbar, dass sich die einzelnen Teile des mehrteiligen Innenrings bzw. Außenrings jeweils einem Kreuzrollenlager zuordnen lassen. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, jeweils – beispielsweise durch ein Abnehmen des entsprechenden Teils – Zugriff auf das einzelne Kreuzrollenlager zu erhalten, um dort z. B. Wartungs- oder Reparaturarbeiten durchzuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Innenring einen Vorsprung aufweist, an dessen einer Seite eine Laufbahn für Kreuzrollen des ersten Kreuzrollenlagers ausgebildet ist und an dessen anderer Seite eine Laufbahn für Kreuzrollen des zweiten Kreuzrollenlagers ausgebildet ist. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine kompakte und einfach zu montierende Wälzlageranordnung realisieren. Insbesondere verlaufen die Laufflächen an den Seiten des Vorsprungs, die sich senkrecht zur Drehachse der Wälzlageranordnung erstrecken. Die Erstreckung des Vorsprungs parallel zur Drehachse von der Laufbahn auf der einen Seite zur Laufbahn auf der anderen Seite, (Mit anderen Worten: Die Breite des Vorsprungs parallel zur Drehachse) liegt bevorzugt zwischen 0,8- und 1,4-fachen und besonders bevorzugt zwischen dem 1,0- und 1,2.fachen des Wälzkörperdurchmessers D_w. Es hat sich gezeigt, dass sich bei dieser geometrischen Beziehung eine besonders stabile und gleichzeitig kompakte Wälzkörperanordnung realisieren lässt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und/oder zweite Kreuzrollenlager eine Laufbahn aufweist, in welcher eine Gruppe von Kreuzrollen angeordnet ist, wobei die Gruppe wenigstens zwei nebeneinander angeordnete radial ausgerichtete Kreuzrollen und wenigstens eine axial ausgerichtete Kreuzrolle umfasst, wobei entlang der Laufbahn wenigstens zwei solcher Gruppen hintereinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann das erste und/oder zweite Lager an größere radiale Lasten angepasst werden, indem einfach immer wenigstens zwei aufeinanderfolgende radial ausgerichtete Kreuzrollen vorgesehen sind. Lediglich an einer „Nahtstelle“ kann eine Abweichung von der Gruppenanordnung stattfinden, wenn nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Gruppen baumraumbedingt in das Lager passt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und/oder zweite Kreuzrollenlager eine Laufbahn aufweist, in welcher eine Gruppe von Kreuzrollen angeordnet ist, wobei die Gruppe wenigstens zwei nebeneinander angeordnete axial ausgerichtete Kreuzrollen und wenigstens eine radial ausgerichtete Kreuzrolle (2) umfasst, wobei entlang der Laufbahn wenigstens zwei solcher Gruppen hintereinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann das erste und/oder zweite Lager an größere axiale Lasten angepasst werden, indem einfach immer wenigstens zwei aufeinanderfolgende radial ausgerichtete Kreuzrollen vorgesehen sind. Lediglich an einer „Nahtstelle“ kann eine Abweichung von der Gruppenanordnung stattfinden, wenn nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Gruppen bauraumbedingt in das Lager passt.
In einer denkbaren Ausführungsform weist das erste Kreuzrollenlager optional eine Gruppenanordnung mit jeweils wenigstens zwei aufeinanderfolgenden axialen Kreuzrollen auf, während das zweite Kreuzrollenlager eine Gruppenanordnung mit jeweils wenigstens zwei aufeinanderfolgenden radialen Kreuzrollen aufweist. Alternativ wäre auch denkbar, dass das erste und das zweite Kreuzrollenlager symmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung gibt dem Fachmann insbesondere die Möglichkeit, das erste und zweite Kreuzrollenlager individuell und flexibel an die zu erwartenden Kräfte anzupassen. Wenn höhere axiale Kräfte zu erwarten sind, werden mehr axial ausgerichtete Kreuzrollen verwendet, während hingegen mehr radial ausgerichtete Kreuzrollen Verwendung finden, wenn höhere radiale Kräfte zu erwarten sind.
Denkbar ist zudem, dass die Wälzlageranordnung derart ausgebildet, dass in der Laufbahn des ersten und/oder zweiten Kreuzrollenlagers genau ein ganzzahliges Vielfaches einer Gruppe angeordnet ist. Grundsätzlich kann durch die entsprechende Anordnung der Kreuzrollen in einfacher Weise eine Lastenanpassung erfolgen, indem je nach zu erwartenden radialen und axialen Kräften mehr oder weniger Kreuzrollen in axialer oder radialer Richtung ausgerichtet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kreuzrollen einen Durchmesser zwischen 30 mm und 90 mm, bevorzugt zwischen 50 mm und 70 mm und besonders bevorzugt von etwa 60 mm, aufweisen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Blattlager für eine Windkraftanlage aufweisend eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung.
Gegenüber den Blattlagern aus dem Stand der Technik hat das erfindungsgemäße Blattlager den Vorteil einer Wälzlageranordnung, mit der sich statt eines Punktkontaktes zwischen Kreuzrolle und Innenring bzw. Außenring ein Linienkontakt einstellt. Dadurch wird die Kontaktpressung erniedrigt, ohne dass die Belastbarkeit oder der in Anspruch genommene Bauraum beeinträchtigt wird. Insbesondere durch die mehrreihige Ausgestaltung der Wälzlageranordnung und über die geometrische Ausgestaltung der Kreuzrollen ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Belastbarkeit der Wälzlageranordnung an das Anforderungsprofil des Blattlagers der Windkraftanlage anzupassen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die 1 zeigt eine Wälzlageranordnung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 2 zeigt eine Wälzlageranordnung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 3 zeigt eine beispielhafte Kreuzrolle für eine Wälzlageranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 4 zeigt eine Wälzlageranordnung gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In 1 ist eine Wälzlageranordnung 1 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei umfasst die Wälzlageranordnung 1 einen Innenring 11 und einen relativ zum Innenring 11 um eine Drehachse D drehbaren Außenring 12. Ferner umfasst die Wälzlageranordnung 1 ein erstes Kreuzrollenlager und ein zweites Kreuzrollenlager. Zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 sind sowohl Kreuzrollen 2 des ersten Kreuzrollenlagers 10‘ als auch Kreuzrollen 2 des zweiten Kreuzrollenlagers 10‘‘ angeordnet. Das erste Kreuzrollenlager 10‘ und das zweite Kreuzrollenlager 10‘‘ weisen dabei jeweils am Innenring 11 und am Außenring 12 ausgebildete Laufbahnen auf, wobei die Kreuzrollen 2 des ersten bzw. zweiten Kreuzrollenlagers 10‘ bzw. 10‘‘ an Laufflächen 3 der Laufbahnen am Außenring 12 bzw. Innenring 11 abrollen. Weiterhin umfassen das erste und das zweite Kreuzrollenlager 10‘ und 10‘‘ neben den Kreuzrollen 2 vorzugsweise Trennelemente, wie beispielsweise Zwischenstücke, mit dem die Kreuzrollen 2 untereinander auf Abstand gehalten werden. Bei den in den Figuren eingezeichneten Pfeilen handelt es sich um Wirkrichtungen der Kreuzrollen 2 bei Belastungen der Wälzlageranordnung 1. Insbesondere handelt es sich bei der Wälzlageranordnung 1 um eine Wälzlageranordnung 1 für eine Blattlagerung, die beispielsweise in einer Windkraftanlage mit Rotorblättern als Rotorblattlagerung vorgesehen ist. In solchen Anlagen müssen die Wälzlageranordnungen 1 hohen Belastungen standhalten und langfristig möglichst wartungsfrei einsetzbar sein. Darüber hinaus ist es beispielsweise für die Windkraftanlagen wünschenswert, einen Anstellwinkel der Rotorblätter der Windkraftanlage einzustellen, indem man die Rotorblätter dreht, d. h. „pitcht“. Das erste Kreuzrollenlager 10‘ und das zweite Kreuzrollenlager 10‘‘ sind in axialer Richtung zueinander versetzt und in axialer Richtung deckungsgleich zueinander angeordnet. In der in 1 dargestellten beispielhaften ersten Ausführungsform handelt es sich um Kreuzrollen 2‘ ohne Profilierung. Gegenüber den im Stand der Technik verwendeten Vierpunktlagern mit ihren kugelförmigen Wälzkörper, hat die Nutzung der Kreuzrollen den Vorteil, dass ein Punktkontakt und eine damit einhergehende vergleichsweise hohe Kontaktpressung des Kreuzrollens auf die Laufbahn vermieden werden kann. Stattdessen entsteht in vorteilhafter Weise bei einer Kreuzrolle 2 ein Linienkontakt. Durch die Nutzung der Kreuzrollen 2 lassen sich zudem axial und radial gerichtete Belastungen auffangen. Insbesondere sind die Kreuzrollen 2 als Zylinder ausgestaltet, an deren Stirnseite Abdeckungen 4, beispielsweise Gleitelemente in Gestalt von Gleitkappen, vorgesehen sind, um mittels der Gleitelemente eine ungewünschte Reibung der jeweiligen Stirnseite mit dem Innenring 11 bzw. dem Außenring 12 zu reduzieren bzw. einen stirnseitigen Verschleiß durch einen Stahl-Stahl-Kontakt zwischen Lauffläche 3 und Kreuzrolle 2 zu vermeiden. Weiterhin umfasst jede Kreuzrollen 2 jeweils eine Rotationsachse, um die die Kreuzrolle 2 rotationssymmetrisch ist. Anhand der Rotationsachse lässt sich die Ausrichtung der jeweiligen Kreuzrolle 2 festlegen bzw. definieren. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Kreuzrolle 2 axial oder radial ausgerichtet ist. In der dargestellten ersten Ausführungsform ist die Kreuzrolle 2 im ersten Kreuzrollenlager 10‘ radial, da die Rotationsachse der Kreuzrolle 2 senkrecht zur Drehachse D ausgerichtet ist, und die Kreuzrolle 2 im zweiten Kreuzrollenlager 10‘‘ axial ausgerichtet, da hier die Rotationsachse der Kreuzrolle 2 parallel zur Drehachse D ausgerichtet ist. Dabei liegen die Kreuzrollen 2 des ersten und des zweiten Kreuzrollenlagers 10‘ und 10‘‘ vorzugweise jeweils an einem, insbesondere demselben, Vorsprung 8 des Innenrings 11 an. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Außenring 12 zweiteilig ausgestaltet ist, um die Montage des Außenrings 12 bzw. der Wälzlageranordnung 1 zu vereinfachen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass eine Höhe der Kreuzrolle 2 im Wesentlichen einem Durchmesser der Kreuzrolle 2 entspricht. Insbesondere weisen die Kreuzrollen einen Durchmesser zwischen 30 mm und 90 mm, bevorzugt zwischen 50 mm und 70 mm und besonders bevorzugt von etwa 60 mm, auf.
In 2 ist eine Wälzlageranordnung 1 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Neben den Merkmalen der ersten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Wälzlageranordnung der zweiten beispielhaften Ausführungsform Kreuzrollen 2 mit Profilierung, vorzugsweise mit profilierten Mantelflächen. Beispielsweise ist die Kreuzrolle 2 hier eine Toroidalrolle. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Laufflächen 3 der Laufbahnen am Innenring 11 bzw. Außenring 12, besonders bevorzugt konkav, gewölbt sind, insbesondere entsprechend einer Wölbung einer Mantelseite der Toroidalrolle gewölbt sind. Dadurch lässt sich die Kontaktfläche zwischen den Laufflächen 3 und den Kreuzrollen 2 bzw. der Linienkontakt in vorteilhafter Weise weiter vergrößern. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Wälzlageranordnung 1 Dichtungen 6 umfasst, die bevorzugt einen Zwischenraum zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 abdichten. Darüber hinaus ist es vorzugsweise vorgesehen, dass über Bohrungen 5 Schmiermittel für das erste und/oder das zweite Kreuzrollenlager 10‘ und/oder 10‘‘ in die Wälzlageranordnung 1 einleitbar ist.
In 3 ist eine beispielhafte Kreuzrolle 2 für eine Wälzlageranordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Denkbar ist, dass eine solche Kreuzrolle 2 in der ersten Ausführungsform Teil des Kreuzrollenlagers ist. Insbesondere umfasst die hier dargestellte Kreuzrolle 2 neben dem zylinderförmigen Grundkörper 7 jeweils stirnseitig eine Abdeckung 4. Diese Abdeckungen 4 sind in an den Stirnseiten des Grundkörpers vorgesehenen Aussparungen eingelassen und mit dem Grundkörper 7 beispielsweise verschraubt, vernietet, verschweißt oder verklipst. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Abdeckung 4 eine Kante der Kreuzrolle 2 bildet und/oder dass die Abdeckung aus einem Kunststoff gefertigt ist.
In 4 ist das erste oder zweite Kreuzrollenlager 10‘, 10‘‘ einer Wälzlageranordnung 1 gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Es ist hierbei vorgesehen, dass die Kreuzrollen 2 im betreffenden Kreuzrollenlager 10‘, 10‘‘ sowohl axial als auch radial angeordnet sind. Es ist zu sehen, dass Kreuzrollenlager 10‘, 10‘‘ eine Laufbahn aufweist, in welcher eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Gruppen 9 mit jeweils drei Kreuzrollen 2 angeordnet ist. Jede Gruppe 9 weist zwei nebeneinander angeordnete radial ausgerichtete Kreuzrollen 2 und daneben eine axial ausgerichtete Kreuzrolle 2 auf. Diese Gruppenanordnung wiederholt sich entlang der Laufbahn. Weiterhin ist es vorgesehen, dass zwischen jeweils zwei Kreuzrollen 2 ein Trennelement 13 angeordnet ist. Dabei ist das Trennelement 13 angepasst an die zu trennenden Kreuzrollen 2. Dabei wird insbesondere berücksichtigt, dass zwischen zwei radial bzw. axial ausgerichteten Kreuzrollen 2 ein anderes Trennelement 13 angeordnet ist als zwischen einer axial und einer radial ausgerichteten Kreuzrolle 2 und 2 die benachbart sind. Vorzugsweise sind die Trennelemente 13 derart ausgestaltet, dass sie die Mantelflächen der angrenzenden Kreuzrolle 2 zumindest teilweise umgreifen bzw. sich entlang der Mantelflächen teilweise erstrecken.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlageranordnung
2: Kreuzrolle
3: Lauffläche
4: Abdeckung
5: Bohrung
6: Dichtung
7: Grundkörper
8: Vorsprung
9: Gruppe
10‘: Erstes Kreuzrollenlager
10‘‘: Zweites Kreuzrollenlager
11: Innenring
12: Außenring
13: Trennelement
D: Drehachse

Claims

Wälzlageranordnung (1) für eine Windkraftanlage, insbesondere für ein Blattlager der Windkraftanlage, aufweisend einen Innenring (11) und einen relativ zum Innenring (11) um eine Drehachse (D) drehbaren Außenring (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlageranordnung (1) ein erstes Kreuzrollenlager (10‘) und ein zweites Kreuzrollenlager (10‘‘) umfasst, wobei sowohl das erste Kreuzrollenlager (10‘) als auch das zweite Kreuzrollenlager (10‘‘) zwischen dem Innenring (11) und dem Außenring (12) angeordnete Kreuzrollen (2) derart aufweist, dass jeweils die Rotationsachse wenigstens einer axial ausgerichteten Kreuzrolle (2) parallel zur Drehachse (D) und die Rotationsachse wenigstens einer radial ausgerichteten Kreuzrolle (2) senkrecht zur Drehachse (D) verläuft.
Wälzlageranordnung (1) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Kreuzrollenlager (10‘) und das zweite Kreuzrollenlager (10‘‘) entlang der Drehachse (D) zueinander versetzt angeordnet sind.
Wälzlageranordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kreuzrollenlager (10‘) und/oder das zweite Kreuzrollenlager (10‘) Kreuzrollen (2) umfasst, die an ihrer Stirnseite und/oder oder ihrer Mantelseite profiliert sind.
Wälzlageranordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kreuzrollenlager (10‘) und/oder das zweite Kreuzrollenlager (10‘) Kreuzrollen (2) umfasst, die stirnseitig eine Abdeckung (4), insbesondere ein Verschleißschutzelement aufweisen.
Wälzlageranordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenring (11) einen Vorsprung (8) aufweist, an dessen einer Seite eine Laufbahn für Kreuzrollen (2) des ersten Kreuzrollenlagers (10‘) ausgebildet ist und an dessen anderer Seite eine Laufbahn für Kreuzrollen (2) des zweiten Kreuzrollenlagers (10‘‘) ausgebildet ist.
Wälzlageranordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder zweite Kreuzrollenlager (10‘) eine Laufbahn aufweist, in welcher eine Gruppe (9) von Kreuzrollen (2) angeordnet ist, wobei die Gruppe (9) wenigstens zwei nebeneinander angeordnete radial ausgerichtete Kreuzrollen (2) und wenigstens eine axial ausgerichtete Kreuzrolle (2) umfasst, wobei entlang der Laufbahn wenigstens zwei solcher Gruppen (9) hintereinander angeordnet sind.
Wälzlageranordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder zweite Kreuzrollenlager (10‘) eine Laufbahn aufweist, in welcher eine Gruppe (9) von Kreuzrollen (2) angeordnet ist, wobei die Gruppe (9) wenigstens zwei nebeneinander angeordnete axial ausgerichtete Kreuzrollen (2) und wenigstens eine radial ausgerichtete Kreuzrolle (2) umfasst, wobei entlang der Laufbahn wenigstens zwei solcher Gruppen (9) hintereinander angeordnet sind.
Wälzlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Wälzlageranordnung (1) derart ausgebildet ist, dass in der Laufbahn des ersten und/oder zweiten Kreuzrollenlagers (10‘, 10‘‘) genau ein ganzzahliges Vielfaches einer Gruppe (9) angeordnet ist.
Blattlager für eine Windkraftanlage aufweisend eine Wälzlageranordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.