WO2015131890A1 - Wälzlageranordnung - Google Patents

Wälzlageranordnung Download PDF

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Klaus Zimmermann
Martin Grehn
Horst Masuch
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    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing assembly in which a rolling bearing is held in a split housing.
  • Such rolling bearing arrangements are used in particular for very large plants, such as wind turbines.
  • the division of the housing is the mountability and disassembly of the rolling bearing assembly.
  • a rolling bearing arrangement of the aforementioned type is known for example from DE 10 2004 058 905 B4.
  • This rolling bearing assembly has a rolling bearing whose inner ring is composed of at least three inner ring segments and whose outer ring is composed of at least three outer ring segments.
  • the housing in which the rolling bearing is held is composed of a lower housing part and a housing upper part, wherein the two housing parts are screwed together and spacer plates are arranged between the lower housing part and the upper housing part, held by the lower housing part and the upper housing part to a defined distance from each other become.
  • a rolling bearing arrangement according to DE 10 2004 058 905 B4 a double row tapered roller bearing is provided in an X-arrangement.
  • the invention has for its object to further develop a rolling bearing assembly with split housing over the cited prior art, in particular with regard to ease of maintenance. Description of the invention
  • the rolling bearing assembly has a rolling bearing enclosing housing, which is divided so that the dividing plane extends vertically through the housing.
  • the invention is based on the consideration that, although a good accessibility to the upper half of the arrangement, but not to the lower half of the rolling bearing assembly is provided by a conventional division of a rolling bearing housing in a housing upper part and a lower housing part.
  • the shaft mounted in the rolling bearing In order to obtain access to the lower portion of the bearing assembly during maintenance, the shaft mounted in the rolling bearing must be raised.
  • this is connected on the one hand with a considerable mechanical complexity and on the other hand due to given spatial conditions in individual cases not always or only to a limited extent possible.
  • the rolling bearing can be designed as a multi-row, for example, two- or three-row bearing.
  • the rolling bearing is a spherical roller bearing.
  • a spherical roller bearing is known in principle, for example from DE 31 12 303 C3.
  • DE 31 12 303 C3 can Rolling the rolling bearing assembly according to the invention have two rows of rolling elements with different pressure angles.
  • the bearing construction is therefore particularly well adaptable to the radial and axial forces acting in a special application, for example in a wind turbine.
  • the housing is formed in relation to a running between two rows of rolling elements of the rolling bearing center plane asymmetrically.
  • the housing may for example have an increasing in an axial direction of the rolling bearing wall thickness.
  • stiffening ribs may be distributed asymmetrically on the housing.
  • Connecting points at which the two housing parts are connectable to each other are preferably designed differently on both sides of the said median plane. In this case, for example, stronger or more screws may be provided for connecting the housing parts on one side of the center plane than on the other side of the center plane.
  • pinnacles which serve the correct assembly of the two housing parts, be distributed asymmetrically about the median plane.
  • the rolling bearing assembly clamping lid with which the housing parts are held together.
  • a separating plane extending between the clamping covers is rotated relative to the dividing plane which runs through the housing, in particular by 90 °.
  • the vertically split housing is additionally stiffened particularly effective.
  • the rolling bearing arrangement with a vertically split housing can be used not only in wind turbines, but also, for example, in installations for steelmaking or papermaking, as well as in plants of the chemical and basic industries.
  • Fig. 2 shows a section through the rolling bearing assembly of Figure 1
  • Fig. 3 shows a rolling bearing assembly with vertically split housing and additional
  • FIGS. 1 and 2 show a rolling bearing arrangement, designated overall by the reference numeral 1, which is used as the rotor main bearing in a wind energy plant.
  • the section A-A shown in FIG. 2 extends through a vertical division plane designated by T of the rolling bearing arrangement 1.
  • a housing, designated as a whole by 2, of the rolling bearing arrangement 1 is composed of two housing parts 3, 4, which are connected to one another in the dividing plane T.
  • connecting points 5,6 are provided, can be used in the screws, not shown.
  • pins are not shown, which allow a simple, precise assembly of the housing parts 3.4.
  • FIG. 2 In the arrangement of FIG. 2 is a rotor side RS on the left side of the rolling bearing assembly 1 and a transmission side GS on the right side of the rolling bearing assembly 1.
  • axial forces are directed primarily from the rotor side RS to the transmission side GS out , this The circumstance is borne by the construction of the roller bearing of rolling bearing arrangement 1 designated by 7.
  • the rolling bearing 7 is a spherical roller bearing whose rows of rolling elements are denoted by 8 and 9, respectively.
  • the rows of rolling elements 8,9 roll on bearing rings 10,11, namely an inner ring 10 and an outer ring 11, wherein both bearing rings 10,11 may be formed in several parts.
  • Both rows of rolling elements 8,9 are each guided in a bearing cage 12,13.
  • the pressure angles, under which the Wälz stresses Herbertn 8.9 are arranged so different from each other that the right in FIG. 2 arranged WälzSystem Ltd 9 to a greater extent than in Fig. 2 left-hand row of rolling elements 8
  • Absorption of axial forces is suitable.
  • the row of rolling elements 9 is particularly well suited to absorb wind forces, which are introduced by the arranged on the rotor side RS rotor of the wind turbine in the designated 14 shaft, which is mounted by means of the rolling bearing assembly 1.
  • FIG. 3 shows in a representation similar to FIG. 1, a roller bearing assembly 1, wherein in the case of Fig. 3, the two housing parts 3,4 are shown spaced from each other.
  • two clamping covers 16, 17, namely a lower clamping cover 16 and an upper clamping cover 17, can be seen in FIG. 3, which are provided for clamping the housing parts 3, 4 together.
  • the clamping covers 16,17 are screwed together, the housing 2 and / or fastened to a component, not shown, a surrounding construction.
  • the clamping cover 16,17 Between the clamping covers 16,17 is a parting plane TE, which, unlike the dividing plane T, which is laid through the housing 2, not vertically, but horizontally disposed.
  • the parting line TE is thus rotated relative to the division plane T by 90 °.
  • the clamping cover 16,17 contribute significantly to the stiffening of the housing 2 at. In the region of the joints 5.6 between the housing parts 3.4, the clamping cover 16,17 are weakened by any fasteners.
  • a free access to the rolling bearing 7 can be produced by first of the roller bearing assembly 1, the clamping cover 16,17 removed and then the housing parts 3,4 are shifted to the side. The position of the shaft 14 does not need to be changed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Eine Wälzlageranordnung (1) weist ein geteiltes Gehäuse (2) auf, welches ein Wälzlager (7) umschließt, wobei eine Teilungsebene (T) vertikal durch das Gehäuse (2) verläuft. Die Wälzlageranordnung (1) ist insbesondere als Hauptrotorlagerung einer Windkraftanlage geeignet und zeichnet sich durch eine besondere Montage- und Demontagefreundlichkeit aus.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlageranordnung Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, bei welcher ein Wälzlager in einem geteilten Gehäuse gehalten ist. Derartige Wälzlageranordnungen kommen insbesondere bei sehr großen Anlagen, beispielsweise Windkraftanlagen, zum Einsatz. Die Teilung des Gehäuses dient der Montierbarkeit und Demontierbarkeit der Wälzlageranordnung. Hintergrund der Erfindung
Eine Wälzlageranordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2004 058 905 B4 bekannt. Diese Wälzlageranordnung weist ein Wälzlager auf, dessen Innenring aus wenigstens drei Innenringsegmenten und dessen Außenring aus wenigstens drei Außenringsegmenten zusammengesetzt ist. Das Gehäuse, in welchem das Wälzlager gehalten ist, ist aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil zusammengesetzt, wobei die beiden Gehäuseteile miteinander verschraubt sind und zwischen dem Gehäuseunterteil und dem Gehäuseoberteil Abstandsplatten angeordnet sind, durch die das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil auf einen definierten Abstand zueinander gehalten werden. Als Wälzlager der Anordnung nach der DE 10 2004 058 905 B4 ist ein zweireihiges Kegelrollenlager in X-Anordnung vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlageranordnung mit geteiltem Gehäuse gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich Wartungsfreundlichkeit weiterzuentwickeln. Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wälzlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Wälzlageranordnung weist ein ein Wälzlager umschließendes Gehäuse auf, welches derart geteilt ist, dass die Teilungsebene vertikal durch das Gehäuse verläuft.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass durch eine übliche Teilung eines Wälzlagergehäuses in ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil zwar eine gute Zugänglichkeit zur oberen Hälfte der Anordnung, nicht jedoch zur unteren Hälfte der Wälzlageranordnung geschaffen wird. Um bei Wartungsarbeiten einen Zugang zum unteren Bereich der Lageranordnung zu erhalten, muss die in dem Wälzlager gelagerte Welle angehoben werden. Dies ist jedoch zum einen mit einem erheblichen maschinellen Aufwand verbunden und zum anderen aufgrund gegebener räumlicher Bedingungen im Einzelfall nicht immer oder nur eingeschränkt möglich.
Diesen Nachteilen wird gemäß der Erfindung effektiv dadurch entgegengewirkt, dass die in dem Wälzlager gelagerte Welle bei der Demontage des Gehäuses und des Wälzlagers in ihrer ursprünglichen Lage verbleiben kann und lediglich abgestützt werden muss, was im Vergleich zu einem Anheben wesentlich einfacher zu bewerkstelligen ist. Nach dem Abstützen der Welle werden die beiden Gehäuseteile zur Seite hin entfernt, sodass ein uneingeschränkter Zugang zum Wälzlager gegeben ist.
Das Wälzlager kann als mehrreihiges, beispielsweise zwei- oder dreireihiges Lager ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wälzlager um ein Pendelrollenlager. Ein Pendelrollenlager ist prinzipiell beispielsweise aus der DE 31 12 303 C3 bekannt. Im Unterschied zur Ausgestaltung nach der DE 31 12 303 C3 kann das Wälzlager der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung zwei Wälzkörperreihen mit unterschiedlichen Druckwinkeln aufweisen. Die Lagerkonstruktion ist damit den im speziellen Anwendungsfall, beispielsweise in einer Windkraftanlage, wirkenden Radial- und Axialkräften besonders gut anpassbar.
Die Anpassung an die beim Einsatz des Lagers wirkenden Kraftverteilungen zeigt sich in bevorzugter Ausgestaltung nicht nur in der Geometrie des Wälzlagers, sondern auch in der geometrischen Gestaltung des Gehäuses. Insbesondere ist das Gehäuse in Relation zu einer zwischen zwei Wälzkörperreihen des Wälzlagers verlaufenden Mittelebene unsymmetrisch ausgebildet. Hierbei kann das Gehäuse beispielsweise eine in einer Axialrichtung des Wälzlagers zunehmende Wandstärke aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können Versteifungsrippen unsymmetrisch am Gehäuse verteilt sein. Verbindungsstellen, an welchen die beiden Gehäuseteile miteinander verbindbar sind, sind vorzugsweise zu beiden Seiten der genannten Mittelebene unterschiedlich gestaltet. Hierbei können zum Beispiel auf der einen Seite der Mittelebene stärkere oder mehr Schrauben zur Verbindung der Gehäuseteile als auf der anderen Seite der Mittelebene vorgesehen sein. Ebenso können Verstiftungen, die dem korrekten Zusammenbau der beiden Gehäuseteile dienen, unsymmetrisch um die Mittelebene verteilt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Wälzlageranordnung Spanndeckel auf, mit welchen die Gehäuseteile zusammengehalten werden. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist eine zwischen den Spanndeckeln verlaufende Trennebene gegenüber der Teilungsebene, welche durch das Gehäuse verläuft, verdreht, insbesondere um 90°. Auf diese Weise wird das vertikal geteilte Gehäuse besonders effektiv zusätzlich versteift.
Die Wälzlageranordnung mit vertikal geteiltem Gehäuse ist nicht nur in Windkraftanlagen, sondern beispielsweise auch in Anlagen zur Stahlherstellung oder zur Papierherstellung, sowie in Anlagen der chemischen Industrie und Grundstoffindustrie einsetzbar. Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 eine Wälzlageranordnung mit vertikal geteiltem Gehäuse,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Wälzlageranordnung nach Figur 1, Fig. 3 eine Wälzlageranordnung mit vertikal geteiltem Gehäuse und zusätzlichen
Spanndeckeln.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung In den Figuren 1 und 2 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Wälzlageranordnung gezeigt, welche als Rotorhauptlagerung in einer Windenergieanlage zum Einsatz kommt. Der in Fig. 2 dargestellte Schnitt A-A verläuft durch eine mit T bezeichnete vertikale Teilungsebene der Wälzlageranordnung 1. Ein insgesamt mit 2 bezeichnetes Gehäuse der Wälzlageranordnung 1 ist aus zwei Gehäuseteilen 3,4 zusammengesetzt, welche in der Teilungsebene T miteinander verbunden sind.
Zur Verbindung der beiden Gehäuseteile 3,4 sind Verbindungsstellen 5,6 vorgesehen, in die nicht dargestellte Schrauben eingesetzt werden können. Zusätzlich sind nicht dargestellte Verstiftungen vorhanden, die einen einfachen, präzisen Zusammenbau der Gehäuseteile 3,4 ermöglichen.
In der Anordnung nach Fig. 2 befindet sich eine Rotorseite RS auf der linken Seite der Wälzlageranordnung 1 und eine Getriebeseite GS auf der rechten Seite der Wälzlageranordnung 1. Beim Betrieb der Windkraftanlage auftretende Axialkräfte sind in erster Linie von der Rotorseite RS zur Getriebeseite GS hin gerichtet. Diesem Umstand wird durch die Bauweise des mit 7 bezeichneten Wälzlagers der Wälzlageranordnung 1 Rechnung getragen.
Beim Wälzlager 7 handelt es sich um ein Pendelrollenlager, dessen Wälzkörperreihen mit 8 beziehungsweise 9 bezeichnet sind. Die Wälzkörperreihen 8,9 rollen auf Lagerringen 10,11, nämlich einem Innenring 10 und einem Außenring 11 ab, wobei beide Lagerringe 10,11 mehrteilig ausgebildet sein können. Beide Wälzkörperreihen 8,9 sind jeweils in einem Lagerkäfig 12,13 geführt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, unterscheiden sich die Druckwinkel, unter welchen die Wälzkörperreihen 8,9 angeordnet sind, derart voneinander, dass die in Fig. 2 rechts angeordnete Wälzkörperreihe 9 in einem größeren Maße als die in Fig. 2 links angeordnete Wälzkörperreihe 8 zur Aufnahme von Axialkräften geeignet ist. Auf diese Weise ist die Wälzkörperreihe 9 besonders gut geeignet, Windkräfte aufzunehmen, welche durch den auf der Rotorseite RS angeordneten Rotor der Windkraftanlage in die mit 14 bezeichnete Welle, welche mittels der Wälzlageranordnung 1 gelagert ist, eingeleitet werden.
Die genannten in Axialrichtung wirkenden Windkräfte übertragen sich über den Innenring 10, die mit 15 bezeichneten Wälzkörper, nämlich Rollen, die Wälzkörperreihen 8,9, sowie den Außenring 11 in die Gehäuseteile 3,4. Besonders starke mechanische Spannungen werden in dem Fig. 2 rechts angeordneten, verstärkten Teil des Gehäuses 2 erzeugt. Eine mittig zwischen den Wälzkörperreihen 8,9 verlaufende Mittelebene ist mit ME bezeichnet. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, befindet sich die Mehrzahl der Verbindungsstellen 5,6 auf der rechten Seite, das heißt der der Getriebeseite GS zuwandten Seite der Mittelebene ME.
Die Fig. 3 zeigt in einer Darstellung ähnlich Fig. 1 eine Wälzlageranordnung 1, wobei im Fall von Fig. 3 die beiden Gehäuseteile 3,4 voneinander beabstandet dargestellt sind. Zusätzlich zu den Gehäuseteilen 3,4 sind in Fig. 3 zwei Spanndeckel 16,17, nämlich ein unterer Spanndeckel 16 und ein oberer Spanndeckel 17, erkennbar, welche zum Zusammenspannen der Gehäuseteile 3,4 vorgesehen sind. Die Spanndeckel 16,17 sind miteinander verschraubbar, am Gehäuse 2 und/oder an einem nicht dargestellten Bauteil einer Umgebungskonstruktion befestigbar.
Zwischen den Spanndeckeln 16,17 liegt eine Trennebene TE, welche im Unterschied zur Teilungsebene T, die durch das Gehäuse 2 gelegt ist, nicht vertikal, sondern horizontal angeordnet ist. Die Trennebene TE ist somit gegenüber der Teilungsebene T um 90° verdreht. Die Spanndeckel 16,17 tragen maßgeblich zur Versteifung des Gehäuses 2 bei. Im Bereich der Verbindungsstellen 5,6 zwischen den Gehäuseteilen 3,4 sind die Spanndeckel 16,17 durch keinerlei Verbindungselemente geschwächt.
Ein freier Zugang zum Wälzlager 7 ist herstellbar, indem von der Wälzlageranordnung 1 zunächst die Spanndeckel 16,17 abgenommen und anschließend die Gehäuseteile 3,4 zur Seite verlagert werden. Die Lage der Welle 14 braucht hierbei nicht verändert zu werden.
Bezugszahlenliste
1 Wälzlageranordnung
2 Gehäuse
3 Gehäuseteil
4 Gehäuseteil
5 Verbindungsstelle
6 Verbindungsstelle
7 Wälzlager, Pendelrollenlager
8 Wälzkörperreihe
9 Wälzkörperreihe
10 Lagerring, Innenring
11 Lagerring, Außenring
12 Lagerkäfig
13 Lagerkäfig
14 Welle
15 Wälzkörper
16 Spanndeckel
17 Spanndeckel
ME Mittelebene
RS Rotorseite
GS Getriebeseite
T Teilungsebene
TE Trennebene

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlageranordnung (1), mit einem geteilten Gehäuse (2), welches ein Wälzlager (7) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilungsebene (T) vertikal durch das Gehäuse (2) verläuft.
2. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (7) als mehrreihiges Lager ausgebildet ist.
3. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (7) als Pendelrollenlager ausgebildet ist.
4. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wälzkörperreihen (8,9) des Pendelrollenlagers (7) unterschiedliche Druckwinkel aufweisen.
5. Wälzlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) in Relation zu einer zwischen zwei Wälzkörperreihen (8,9) des Wälzlagers (7) verlaufenden Mittelebene (ME) unsymmetrisch ausgebildet ist.
6. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine in einer Axialrichtung des Wälzlagers (7) zunehmende Wandstärke aufweist.
7. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Mehrzahl an Verbindungsstellen (5,6) aufweist, wobei sich die Gestaltung der Verbindungsstellen (5,6) auf beiden Seiten der Mittelebene (ME) voneinander unterscheidet.
8. Wälzlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Gehäuse (2) umgreifende Spanndeckel (16,17).
9. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen den Spanndeckeln (16,17) verlaufende Trennebene (TE) gegenüber der Teilungsebene (T) des Gehäuses (2) verdreht ist.
10. Verwendung einer Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 1 in einer Windkraftanlage.
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