DE3725972C2 - Wälzlager-Drehverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlager-Drehverbindung für die Maschinenhausla­ gerung von Windkraftanlagen, bestehend aus zwei Laufringen, zwischen diesen abrollenden Wälzkörpern und einer Drehschwingungen der Lagerung dämpfen­ den Bremseinrichtung, welche aus einer an dem einen Laufring ausgebildeten Bremsfläche und einem mit dem anderen Laufring drehfest verbundenen Brems­ belag besteht, der mit einer Anpreßkraft gegen die Bremsfläche gedrückt ist.

Bei Wälzlager-Drehverbindungen in Windkraftanlagen besteht grundsätzlich die Gefahr, daß sie nach relativ kurzer Zeit durch Riffelbildung in den Laufbahnen ausfallen. Insbesondere bei der Maschinenhauslagerung von Windkraftanlagen tritt das Problem auf, daß bei jeder Propellerumdrehung ein sogenanntes Gier­ moment auftritt, das Drehschwingungen um die vertikale Achse der Drehver­ bindung und damit des Maschinenhauses erzeugt.

Es ist bei Wälzlager-Drehverbindungen in anderen Anwendungsbereichen bereits bekannt, auftretenden Schwingungen mittels einer Bremseinrichtung entgegenzuwirken. Dabei sind jedoch über den Umfang der Drehverbindung am einen Laufring ein oder mehrere Reibbeläge angeordnet, die mit der Brems­ fläche des anderen Laufringes nur auf einem relativ kleinen Sektor zusammen­ wirken (DE-PS 30 47 464).

Die bekannte Drehverbindung arbeitet zwar zufriedenstellend, sie ist jedoch bei Windkraftanlagen in dieser Form nicht einsetzbar, da infolge der aggressiven Atmosphäre, in der diese Anlagen eingestzt sind, an den nicht bedeckten Stellen der Bremsfläche nach verhältnismäßig kurzer Zeit Rostbildung auftreten würde, die den Reibwert beträchtlich erhöhen und zu starken Bremsmomentschwan­ kungen führen könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlager-Drehverbindung der genannten Art mit einer Bremseinrichtung zu versehen, die auch unter ungün­ stigen Bedingungen Drehschwingungen des Lagers zuverlässig dämpft.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Bremsbelag un­ mittelbar an dem Außenring des Wälzlagers angeordnet und in der Form eines Kreisringes ausgebildet ist, der sich über den gesamten Laufringumfang erstreckt. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß eine die Bremswirkung ungünstig beeinflussende Rostbildung auf der Bremsfläche zuverlässig vermieden wird, so daß Bremsmomentschwankungen ausgeschlossen sind.

Dabei braucht die Bremsfläche oder der Bremsbelag nicht in Form eines ein­ teiligen Kreisringes ausgebildet zu sein, es ist vielmehr in Abhängigkeit von der Größe oder anderen Faktoren möglich, daß ein Teil aus kreisringförmigen Segmenten gebildet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anpreßkraft durch auf den Bremsbelag einwirkende Tellerfedern erzeugt ist. Sie kann auch durch Einstellschrauben erzeugt werden, welche in einen mit einem Schlitz versehenen federelastisch ausgebildeten Lagerring eingeschraubt sind. Dadurch ist es möglich, die Anpreßkraft in einfacher Weise den Erfordernissen anzupas­ sen.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Drehverbindung als Lagerung einer Windkraftanlage ausgebildet ist und deren Maschinenhaus trägt, wobei sie die aus dem Gewicht des Maschinenhauses und aus den gleichsinnig wirkenden Kippmomenten resultierenden Axialkräfte in der als Gleitlager wirkenden Bremseinrichtung und das abhebende Kippmoment sowie die Radial­ kräfte über ein als Schrägkugellager ausgebildetes Kugellagerlaufsystem auf­ nimmt. Eine solche Ausbildung ist dann vorteilhaft, wenn das Schwenkmoment und damit die Anpreßkraft in Abhängigkeit von der äußeren Belastung veränder­ lich, z. B. mit steigender Windgeschwindigkeit größer werden soll. Die Summe aus Axialkräften, das heißt Maschinenhausgewicht und Kippmoment, wirkt dabei auf den als Gleitlager fungierenden Bremsbelag ein, während die Kräfte aus dem abhebenden Kippmoment und die Radialkräfte durch die Wälzlager- Drehverbindung aufgenommen werden.

Nach einer Variante der Erfindung ist es möglich, daß das Axialspiel der Lage­ rung derart einstellbar ist, daß bei Verminderung des Axialspiels eine Vorspan­ nung im Wälzlager entsteht, die als zusätzliche Anpreßkraft auf die Brems­ einrichtung einwirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Windkraftanlage und

Fig. 2 bis 6 teilweise Längsschnitte durch Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung.

Die in Fig. 1 gezeigte Windkraftanlage besteht aus dem Maschinenhaus 1, dem Propeller 2 sowie dem Ständer 3, wobei zwischen diesem und dem Maschinenhaus 1 die erfindungsgemäße Drehverbindung 4 angeordnet ist. Diese besteht aus dem Innenring 5, dem Außenring 6 und zwischen diesen abrollenden Kugeln 7, wobei der Innenring 5 mittels Schrauben 8 mit dem Maschinenhaus 1 und der Außenring 6 mittels Schrauben 9 mit dem Ständer 3 verbunden sind.

Gemäß Fig. 2 ist in die Grundplatte 10 des Maschinenhauses 1 eine kreisring­ förmige Bremsfläche 11 eingesetzt, die von einem Bremsbelag 12 beaufschlagt ist, der in einer kreisringförmigen Nut 13 des Außenringes 6 angeordnet ist. Die Anpreßkraft wird dabei durch Tellerfedern 14 erzeugt, die durch Gewindestifte 15 einstellbar sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der kreisringförmige Bremsbelag 16 mit Schrauben 17 am Außenring 6 befestigt, während die Bremsfläche 18 direkt auf dem Innenring 5 ausgebildet ist. Zur Einstellung der Anpreßkraft ist der Innenring 5 durch einen Schlitz 19 selbst federelastisch ausgebildet, wobei die Einstellung durch Schrauben 20 erfolgt.

Beim dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Bremsbelag 21 in einer V-förmigen Nut 22 in der Bohrungswandung 23 des Außenringes 6 angeordnet, während die Bremsfläche unmittelbar von der äußeren Umfangs­ fläche des Innenringes 5 gebildet ist. Zur Einstellung der Anpreßkraft ist hier der Außenring 6 mit einem Schlitz 25 und Einstellschrauben 26 versehen.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Anpreßkraft unmittel­ bar durch das Gewicht des Maschinenhauses 1 erzeugt wird. Hierzu weist das Wälzlager durch Freistellungen 27 in der Kugellaufbahn des Innenringes 5 und Freistellungen 28 in der Kugellaufbahn des Außenringes 6 ein axiales Spiel auf, so daß die Axialkräfte von der als Gleitlager wirkenden Bremseinrichtung 29 aufgenommen werden, während das Wälzlager selbst nur noch die Kräfte aus dem abhebenden Kippmoment und die Radialkräfte aufnimmt.

Letztlich ist in Fig. 6 ein im wesentlichen der Fig. 5 entsprechendes Aus­ führungsbeispiel dargestellt, bei dem abweichend davon durch Verminderung des Axialspiels eine zusätzliche Anpreßkraft auf die Bremseinrichtung 30 er­ zeugt werden kann. Hierzu weist das Wälzlager einen Laufdraht 31 auf, der die durch das Anziehen der Schrauben 32 auftretende Verkippung des Innenringes 5 ausgleicht, um Laufbahntragwinkelfehler zu vermeiden.

Claims (5)

1. Wälzlager-Drehverbindung für die Maschinenhauslagerung von Windkraft­ anlagen, bestehend aus zwei Laufringen, zwischen diesen abrollenden Wälzkör­ pern und einer Drehschwingungen der Lagerung dämpfenden Bremseinrichtung, welche aus einer an dem einen Laufring ausgebildeten Bremsfläche und einem mit dem anderen Laufring drehfest verbundenen Bremsbelag besteht, der mit einer Anpreßkraft gegen die Bremsfläche gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsbelag (12, 16, 21) unmittelbar an dem Außenring (6) des Wälz­ lagers angeordnet und in der Form eines Kreisringes ausgebildet ist, der sich über den gesamten Laufringumfang erstreckt.

2. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft durch auf den Bremsbelag (12) einwirkende Tellerfedern (14) erzeugt ist.

3. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft durch Einstellschrauben (20, 26, 32) erzeugt ist, welche in einen mit einem Schlitz (19, 25) versehenen federelastisch ausgebildeten Lager­ ring (6, 5) eingeschraubt sind.

4. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Lagerung einer Windkraftanlage ausgebildet ist und deren Maschinenhaus (1) trägt, wobei sie die aus dem Gewicht des Maschinenhauses (1) und aus den gleichsinnig wirkenden Kippmomenten resultierenden Axialkräfte in der als Gleitlager wirkenden Bremseinrichtung (29, 30) und das abhebende Kippmo­ ment sowie die Radialkräfte über ein als Schrägkugellager ausgebildetes Kugel­ lagerlaufsystem aufnimmt.

5. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Axialspiel derart einstellbar ist, daß bei seiner Verminderung eine zusätzli­ che Anpreßkraft auf die Bremseinrichtung (30) einwirkt.