NO339370B1 - Glidelager og vindkraftanlegg med slikt glidelager - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et glidelager for overføring av høye aksialkrefter og store bøyemomenter ved små relativbevegelser mellom lagerdelene, og et vindkraftanlegg med et slikt glidelager mellom dets tårnstøttede maskinhode og tårnhodet.

Glidelager med den ovenstående angitte kravprofil kan finne anvendelse eksempelvis som svingelager ved kraner, bestemte fornøyelsesanlegg og nettopp vindkraftanlegg (som såkalte asimutlager). Av dette fremkommer et konstruktivt problem av det faktum at også i tilfelle ved en vertikal dreieakse må kreftene opptas av lageret både i pMastmgsretningen og i avlastingsretningen.

For løsning av oppgaven som fremkommer av dette fremtrekker oppfinnelsen i dens generelle aspekt at en ringribbe som er anordnet i en lagerdel griper inn i en ringnot anordnet på den andre lagerdel. Her kan ringribben ha et tverrsnitt som både er rektangu-lært og også som konvergerer trapesformig utover; det er fordelaktig forsynt med glidebelegg på dets frie sideflater så vel som på omkretsflatene. Sistnevnte kan bortfalle i tilfelle ved et trapesformet ribbetverrsnitt.

For lettere å kunne utskifte glidebeleggene som nødvendigvis utsettes for slitasje, er det ifølge en videreutforming av oppfinnelsen sørget for at glidebeleggene er inndelt segmentliknende og forbundet fast, men løsbart med ribben.

Særlig i slikt tilfelle kan det videre være sørget for at også en av lagerdelene er segmentliknende inndelt, og at segmentene er løsbare enkeltvis fra deres forbindelse. Særlig kan ringribben som er belagt med glidebeleggene være inndelt i segmenter, og være utformet/anordnet på en slik måte at de griper radialt utenfra inn i den innerliggende ringnot. Da kan ringribbe-segmentene med de derpå festede glidebelegg-segmentene etter hvert løses fra deres forbindelse og deres befestigelse på den bærende henholdsvis støt-tende konstruksjonsdel (i omkretsretningen), og trekkes ut radialt utover, og igjen settes inn etter forskyning med nye glidebelegg-segmenter. Naturligvis er utskiftningen også mulig mot en ny ribbe-reservedel forskyndt med nye glidebelegg-segmenter.

Naturligvis kunne alle anordninger også være omvendt. Således kunne glidebeleggene også være anordnet på innerflatene av den segmentliknende inndelte ringnot, som overgriper en innerliggende ringribbe fra utsiden. I tillegg kan den innerliggende konstruksjonsdel (ringribbe eller ringnot) være inndelt i segmenter. Da er imidlertid den utoverdivergerende kileform av segmentene hindrende for deres uttrekking innover. I dette tilfellet har segmentene kantene parallelle og det er eventuelt utliknings-elementer anordnet mellom segmentene som bærer glidebeleggene.

For å lette utskiftningen av segmentene kan man anordne kraftdrevne midler som for eksempel plematisk eller hydraulisk drevne stempler/sylinderenheter mellom lagerdelene, som kun griper disse i stasjonær tilstand, og er i stand til å løfte den påliggende lagerdel i forhold til den bærende, slik at befestigelsen av segmentene løses, og disse kan tas ut. Etter deres gjeninnsettelse blir befestigelsen av avlastningsmiddelet igjen løst i det minste på en av lagerdelene.

I dens spesifikke aspekt omfatter oppfinnelsen videre et vindkraftanlegg med et glidelager av typen beskrevet ovenfor mellom et tårnbeskyttet maskinhode og tårnholdet, idet det mellom tårnhodet og maskinhodet er anordnet et etterføringsdrev for vindret-ningsavhengig dreining av maskinhodet om den vertikale tårnakse, og hvor glidelageret er utformet for føring av maskinhodet i radial og aksial retning.

Dreielageret som generelt er betegnet som asimutlager tillater - ved hjelp av etterføringsdrevet - innstilling av rotoren som opptar vindkraften på en slik måte at alt etter vindretning oppnås den høyeste virkningsgrad, og dessuten holdes belastningen av samtlige anleggskomponenter så lavt som mulig ved stillstand av anlegget. På vanlig måte består dreielageret, som ved vindkraftanlegg med høy ytelse må ha en stor diameter, av en kuledreieforbindelse (DE 41 04 137 C2, DE 196 29 168 Cl). Fordi det ved etter-føring av maskinhodet om tårnaksen regelmessig må utføres bare små bevegelser, mens det ved høyere vindhastigheter må bortledes betydelige laster, resulterer dette i betrakte-lige statiske eller kvasi-statiske flatetrykk innenfor kuledreieforbindelsen. Dertil kommer at en kuledreieforbindelse naturligvis - og vanligvis fordelaktig - motsetter seg drei-ningen med bare liten motstand, noe som i tilfelle med asimutlageret fører til at det ved rask vekslende vindretning - så som ved stormfull vind - skjer en "nervøs" frem- og tilbakebevegelse av maskinhodet, som man forsøker å avhjelpe med en dempet styring av etterføringen eller også ved mekaniske bremser (DE 41 04 137 C2, 196 29 168 Cl, 198 14 629 Al).

Sammenliknet med dette er glidelageret ifølge oppfinnelsen vesentlig bedre egnet til å oppta store krefter ved små bevegelser. Men i det foreliggende tilfellet kommer det i tillegg at glidefriksjonen i lageret bevirker en type naturlig dempning med altfor hektiske etterføringsbevegelser. I tillegg: fordi hvilefriksjonen, som blir motsatt rettet ved begyn-nelsen av etterføringsbevegelsen, i det vesentlige uavhengig av materialstykkene hele tiden er større enn glidefriksjonen som starter etter dens overvinnelse, blir etterføringen med korttidige og/eller små vindretningsvekslinger helt undertrykket.

I den kjente teknikk anvendes det allerede glidelager som asimutlager for vindkraftanlegg, men imidlertid bare ved små anlegg (Hau, "Windkraftanlagen", S.270). Der er det verken kjent den ovenfor omtalte styringsfunksjon eller antydet en slik. Glidelageret kan oppta vertikalkrefter som opptrer i aksial retning så vel som pålasting og avlasting. Glidebeleggene kan være faststiftet og også limt til ringribben. For inspeksjon av glidebeleggene og dermed dreielageret og eventuelt nødvendig utskifting av glidebeleggene henholdsvis lagerdelsegmentene, er det foretrukket å anordne minst én stengbar (for eksempel med en plugg) tilsynsåpning i maskinhodeflensen, hvor hele dreielageret kan kjøres over og inspiseres ved dreiing av maskinhodet.

Glidebeleggene består fortrinnsvis av en metall-plastforbindelse med stålrygger og kviset acetal-copolymer-løpeflate.

Smøringen av glidelageret skjer ved hjelp av permanentsmørepatroner nedenfra og opp, hvor brukt fett blir avgitt på oversiden av lageret utover og fanget opp. For dette formål er det nedenfor ringnoten, som ringribben kryper inn i med glidebeleggene, inn-ført en omløpende tetning i maskinhodeflensen som avtetter spalten mot tårnhodeflensen. På oversiden er en tetnmgsstrimmel festet ovenfor ringnoten på en slik måte på maskinhodeflensen at den med dens frie område ligger på oversiden av tårnhodeflensen.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et glidelager som angitt i krav 1 og et vindkraftanlegg med et glidelager som angitt i krav 6. Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene, der;

Fig. 1 er et skjematisk snittriss av et glidelager ifølge oppfinnelsen i en generell form,

fig. 2 er et planriss i mindre målestokk av den segmenterte ytterring med den radialt innoverrettede ringribbe av glidelageret på fig. 1,

fig. 3 er et snittriss av maskinhodehuset av et tårnbeskyttet vindkraftanlegg med maskinhodeflensen og den øvre ende av tårnet med tårnhodeflensen i separert tilstand av glidelageret,

fig. 4 viser en større målestokk en fremstilling som i det vesentlige tilsvarer fig. 3 i sammensatt tilstand,

fig. 5 viser i større målestokk utsnittet "X" på fig. 4,

og

fig. 6 er et skjematisk planriss av en del av maskinhodet med etterføringsdrevet.

Fig. 1 viser skjematisk utformingen og anordningen av et glidelager ifølge oppfinnelsen med en ytterring 104 som er festet på en ikke nærmere vist støttekonstruk-sjon 101. Radialt innover fortsetter ytterringen 104 i en ringribbe 106 som har et trapesformet tverrsnitt som blir radialt mindre innover. Sideflatene av ringribben 106 som peker i det vesentlige oppover og nedover er belagt med glidebelegg i form av glidebeleggsegmenter 108 som er anbrakt fast, men løsbart på ringribben, for eksempel ved hjelp av stifter eller liming. Det samme gjelder for glidebeleggsegmentene 107 som er anordnet på den indre omkretsflate av ringribben 106.

Ringribben 106 med dens glidebeleggsegmenter 107, 108 griper inn i en inner-ring 122 som er del av en oppbygning 110 som er dreibar om aksen 112, og danner glidelagre med ytterringen 104.

Fig. 2 anskueliggjør at og hvordan ytterringen 104 er delt inn i segmenter 104', som er festet på støttekonstruksjonen 101 ved hjelp av skruer 123. Den relative utretting til siden av segmentene 104' kan i tillegg være sikret ved hjelp av not/fjærforbindelse eller liknende. På ribbeavsnittene 106' av ringribben 106 er glidebelegg-segmentene 108 vist, som i tilfelle ved slitasje eller annet vedlikehold kan tas ut sammen med ytterring-segmentene 104. Denne prosess lar seg gjøre lettere ved at (ikke viste) kraftdrevne løfte-midler blir anordnet mellom støttekonstruksjonen 101 og lagerinnerringen 122 (fig. 1), som bare i stasjonær tilstand er i stand til å løfte oppbygningen 110 og på den måte løse skrueforbindelsene 123 så vel som å tillate den radialt utoverrettede uttaking av enkelte segmenter 104'.

Fig. 3-6 viser anvendelse av glidelagre ifølge oppfinnelsen mellom tårnet og maskinhodet i et vindkraftanlegg. Ved den øvre ende av det bærende tårn 1 er tårnhodet-flensen 2 festet, som består av en flensring 3 og en lagerytterring 4, hvor delene 3 og 4 er forbundet med hverandre med skruer 5. Yttersiden av lagerytterringen 4 er forsynt med utvendig fortanning 30, inn i hvilken de små tannhjul fra drivmotorer 31 er i inngrep (fig. 6) og på denne måten danner etterføringsdrevet. Maskinhodehuset 10 har på vanlig måte et mottak 11 for (den ikke viste) rotoren og omslutter i dets indre de (likeledes ikke viste) mekaniske og elektriske aggregater i vindkraftanlegget. På undersiden er det på maskinhodehuset 10 festet en maskinhode-flens 20 som består av en ring 21 og en lagerinnerring 22. Delene 21 og 22 er forbundet ved hjelp av skruer 23 innbyrdes og også med maskinhodehuset 10.

I lagerinnerringen 22 er det på utsiden anordnet en ringnot 24 som delvis er avgrenset av ringen 21. Inn i denne griper det i sammenbygget tilstand (fig. 4) en ringribbe 6 anordnet på innsiden ved lagerytterringen 4 av tårnhodet-flensen 2, hvor ringribben 6 er forsynt med delsylindriske glidebeleggsegmenter 7 for radialføringen og på oversiden og undersiden med sirkelring-glidebeleggsegmenter 8 for vertikalføringen. Glidebeleggsegmentene 7, 8 er limt med de tilsvarende flater av ringribben 6, og dessuten festet med stifter 9 (fig. 5). I akseparallell retning til tårnaksen 12 er ringribbens 6 tykkelse (innbefattet glidebeleggsegmentene 8) litt mindre enn lysåpningen av ringnoten 24, slik at alt etter vertikalkraftens retning ligger enten de øvre eller nedre glidebeleggsegmentene an mot de tilhørende vegger av ringnoten 24.

I maskinhode-flensen 20 er det anordnet en vedlikeholdsåpning 25 som også i sammenbygget tilstand og under drift av vindkraftanlegget muliggjør en inspeksjon og eventuelt vedlikehold eller utskifting av glidebeleggsegmentene 7, 8. Videre er det i lagerinnerringen 22 nedenfor ringnoten 24 innsatt en tetning 26 som samvirker med den tilsvarende flate av lagerytterringen 4 (fig. 5). En leppetetning 27 som er innsatt i ringen 21 ligger på oversiden av lagerytterringen 4 som del av tårnhodeflensen 2.

Etterføringsdrevet blir - som allerede antydet ovenfor - dannet av fire elektro-motorer 31, som griper inn med små tannhjul (fig. 6) inn i lagerytterringens 4 fortanning 30.

Claims (9)

1. Glidelager for overføring av store aksialkrefter og store bøyemomenter ved små relativbevegelser mellom lagerdelene, hvor en ringribbe (6; 106) som er anordnet på en lagerdel (4; 104) griper inn i en ringnot (24, 124) anordnet på andre lagerdel (22; 122), og ringribben (6; 106) er på dens frie sideflate og eventuelt omkretsflater forsynt med glidebelegg (7, 8; 107, 108),karakterisert vedat glidebeleggene (7, 8; 107, 108) er inndelt segmentliknende og er forbundet fast, men løsbart med ribben (6; 106).

2. Glidelager ifølge krav 1,karakterisert vedat ringribben (6; 106) har et utover konvergerende trapesformet tverrsnitt.

3. Glidelager ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat glidebeleggsegmentene (7, 8; 107, 108) består av en metall-plastforbindelse med en stålrygg og (kviset) acetal-copolymer løpeflate.

4. Glidelager ifølge foregående krav,karakterisert vedat også en av lagerdelene (4; 104) er inndelt segmentliknende og segmentene (104') er enkeltvis løsbare fra deres forbindelser.

5. Glidelager ifølge krav 4,karakterisert vedat ringribben (6; 106) som er belagt med glidebeleggene (7, 8; 107, 108) er inndelt i segmenter (106'), og griper inn radialt utenfra inn i den innerliggende ringnot (24; 124).

6. Vindkraftanlegg med et glidelager ifølge ett av de foregående krav mellom et tårnstøttet maskinhode (10) og tårnhode (1), hvor det mellom tårnhodet og maskinhodet er anordnet et etterføringsdrev (30, 31) for vmdretningsavhengig dreining av maskinhodet om den vertikale tårnakse, og hvor glidelageret er utformet for føring av maskinhodet (10) i radial og aksial (tårnakse 12) retning.

7. Vindkraftanlegg ifølge krav 6,karakterisert vedat den totale tykkelse av ringribben (6) (innbefattet glidebeleggselementene 8) i akseparallell retning er litt mindre enn lysåpningen av ringnoten (24).

8. Vindkraftanlegg ifølge krav 6 eller 7,karakterisert vedat det i maskinhode-flensen (20) som danner den ene lagerdel er anordnet minst én stengbar inspeksjons-åpning (25).

9. Vindkraftanlegg ifølge ett av kravene 6-8,karakterisert vedat det er anordnet stasjonære kraftdrevne midler for avlastning (løfting) av lagerdelene (4, 22; 104, 122) i stasjonær tilstand ved utskifting av segmentene (104', 106').