BE1029770B1 - Rotorlagereinheit für eine Windenergieanlage und Verfahren zur Einstellung der Vorspannung in einer Rotorlagereinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorlagereinheit (1) für eine Windenergieanlage umfassend eine hülsenartige innere Verbindungskonstruktion (2), die sich entlang einer zentralen Achse (A) erstreckt, eine koaxial zur inneren Verbindungskonstruktion (2) angeordnete, hülsenartige äußere Verbindungskonstruktion (3) und zwei axial zueinander beabstandet angeordnete Kegelrollenlager (4, 5) mit jeweils zumindest einem an der inneren Verbindungskonstruktion (2) befestigten inneren Lagerring (6 ,7‘) und jeweils zumindest einem an der äußeren Verbindungskonstruktion (3) befestigten äußeren Lagerring (8‘, 9‘), wobei an der inneren (2) und/oder der äußeren Verbindungskonstruktion (3) zumindest ein sich radial erstreckender Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13) mit einer axialen Befestigungsfläche (14) ausgebildet ist, und wobei dem Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13) einer der Lagerringe (6, 7‘, 8‘, 9‘) zugeordnet ist, welcher einen ersten Lochkreis (16) aufweist, durch den der dem Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13) zugeordnete Lagerring (6, 7‘, 8‘, 9‘) unter Einbringung einer axialen Vorspannung in die Rotorlagereinheit (1) an der axialen Befestigungsfläche (14) des Befestigungsflansches (10, 11, 12, 13) verschraubt ist, sowie ein Verfahren zur Einstellung der axialen Vorspannung in einer solchen Rotorlagereinheit.

Description

Rotorlagereinheit für eine Windenergieanlage und

Verfahren zur Einstellung der Vorspannung in einer Rotorlagereinheit

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Rotorlagereinheit für eine Windenergieanlage nach dem Oberbe- griff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Einstellung einer axialen Vorspannung in einer

Rotorlagereinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Rotorlagerungen von Windenergieanlagen dienen zum einen dazu, das Leistungsmoment von der drehenden Nabe zu einem in der Gondel angeordneten Generator zu übertragen.

Die Übertragung des Drehmoments erfolgt dabei entweder direkt von der Nabe auf den Ge- nerator (im sogenannten Direktantrieb) oder von der Nabe auf ein zwischengeschaltetes

Getriebe als Drehmomenten-Drehzahlwandler. Zum anderen müssen die Rotorlager dazu ausgebildet sein, die auftretenden Reaktionskräfte und -momente über die stehenden Kom- ponenten der Rotorlagerung und der Windenergieanlage in das Fundament der Windener- gieanlage ableiten zu können.

Abhängig von der Bauform der Windenergieanlage ist die Rotorlagerung mit einem drehen- den Außenring oder mit einem drehenden Innenring ausgebildet, an den die Nabe ange- schlossen ist. Die Gondel der Windenergieanlage ist mit dem jeweils anderen, stehenden

Ring der Rotorlagerung verbunden. Es sind sowohl fett- als auch ôlgeschmierte Lagerungen mit und ohne Wasserkühlung bekannt.

Um den Anforderungen an eine Rotorlagerung zu genügen, sind im Wesentlichen zwei Bau- formen von Rotorlagerungen bekannt. Bei der sogenannten Momentenlagerung, wie sie bei- spielsweise aus WO 2012/136632 A1 bekannt ist, wird der Rotor Über ein einziges Groß- wälzlager gelagert. Das GroBwälzlager ist bei dieser Bauform üblicherweise entweder als mehrreihige Rollendrehverbindung oder als Doppelkegelrollenlager ausgebildet, welche auf- grund ihrer Bauart geeignet sind, sowohl die auftretenden Kräfte als auch die Momente auf- zunehmen. Um eine hinreichende Biegesteifigkeit für die Aufnahme der auftretenden Mo- mente mit einer einzigen Lagerstelle sicherzustellen, sind allerdings besonders groß dimen- sionierte Lagerringe, insbesondere mit hohen radialen Ringstärken erforderlich. Transport und Montage der Rotorlagerung vor Ort sind entsprechend erschwert. Die Lagerringe sind üblicherweise nur im Bereich der Laufbahnen der Wälzkörper oberflächengehärtet. Die er-

forderliche hohe radiale Ringstärke kann genutzt werden um einen Lochkreis einzubringen, an dem die Lagerringe jeweils unmittelbar mit einer Anschlusskonstruktion der Nabe oder der Gondel verschraubt sind.

Eine alternative Bauform für Rotorlagerungen umfasst mindestens zwei axial zueinander beabstandete Großwälzlager, deren äußere und innere Lagerringe jeweils über Verbin- dungskonstruktionen miteinander verbunden sind. Als Wälzlager können beispielsweise an- gestellte Kegelrollenlager oder Fest-Los-Lager verwendet werden. In die Rotorlagerung ein- gebrachte Biegemomente werden über das lastseitige Wälzlager als Angelpunkt und die angeschlossene Verbindungskonstruktion auf das lastabgewandte Wälzlager übertragen.

Die Verbindungskonstruktion wirkt dabei wie ein Hebel zur Umsetzung der wirkenden Mo- mente in radial und/oder axial auf das lastabgewandte Lager wirkende Kräfte. Dieses als sogenannte Zwei- bzw. Mehrpunktlagerung bekannte Lagerungskonzept hat den Vorteil mit vergleichsweise geringen radialen AbmaBen der verwendeten Wälzlager eine hinreichend hohe Biegesteifigkeit zu erreichen. Bei einer solchen Lagerung wird für die Lagerringe übli- cherweise ein einsatzgehärteter Wälzlagerstahl und für die Verbindungskonstruktionen ein

Gusseisenteil verwendet, auf bzw. in welches die Lagerringe unter Ausbildung eines Press- verbandes eingebaut werden. Der Einbau der Lagerringe erfolgt dabei aufwändig durch thermisches Aufschrumpfen auf bzw. in die zugeordnete Verbindungskonstruktion. Ein Aus- bau der Lagerringe ist nur mit erheblichem Aufwand möglich und erfordert beispielsweise den Einsatz von Drucköl. Dennoch birgt der Ausbau der Lagerringe die Gefahr, die Lagersit- ze zu schädigen und damit die gesamte Rotorlagereinheit zu zerstören. Insgesamt ist die

Kraftübertragung bei aufgeschrumpften Wälzlagerringen in die üblicherweise als Gussbauteil ausgebildete Verbindungskonstruktion verschleiß-, setz- und rissgefährdet.

Um eine aufwändige Montage der Lagerringe durch Aufschrumpfen vor Ort zu vermeiden, ist es beispielsweise aus EP 2 710 271 B1 bekannt, das Zweipunkt-Lagerungskonzept in einer einbaufertigen Rotorlagereinheit umzusetzen, welche an den dort als Statoreinheit bzw. Ro- toreinheit bezeichneten Verbindungskonstruktionen der Wälzlager jeweils einen Flansch zur

Verbindung mit dem Maschinenträger bzw. der Nabe der Windenergieanlage aufweisen.

Nachteilig bei dieser Bauart sind regelmäßig auftretende Probleme, die sich durch das soge- nannte Ringwandern und durch eine Veränderung der axialen Vorspannung der Rotorla- gereinheit ergeben.

Das Ringwandern ist ein Phänomen, welches bei im Pressverband montierten Ringen bei hohen betrieblichen Kräften und Momenten und verstärkt bei großen Lagerdurchmessern auftritt. Die betrieblichen Kräfte bewirken eine lokale Schwächung des Pressverbandes durch Aufwellung des Lagerrings und verschieben den Lagerring lokal gegenüber der zuge- ordneten Verbindungskonstruktion. Durch das Ringwandern wird Abrieb und Korrosion in der

Passfuge begünstigt, wodurch sich das Problem mit der Zeit selbst verstärkt. Dies kann schließlich zum Lagerschaden oder zum Ausfall der gesamten Rotorlagereinheit führen. Eine bekannte Maßnahme zur Reduzierung des Ringwanderns ist es, den Querschnitt der Lager- ringe zu vergrößern, um so eine größere Anpresskraft in der Passfuge erzeugen zu können.

Aufgrund des meist durch den Windenergieanlagenhersteller vorgegebenen maximal zur

Verfügung stehenden, radialen Bauraums, kann der radiale Ringquerschnitt jedoch nur auf

Kosten des Durchmessers und/oder der Länge der als Wälzkörper verwendeten Rollen ver- größert werden, was zu einer geringeren Lebensdauer der Rotorlagereinheit u.a. aufgrund erhöhter Überrollzahlen führt.

Die axiale Vorspannung ist bei der bekannten Rotorlagereinheit eine wichtige und hinrei- chend genau einzustellende Größe. Bei einer zu geringen axialen Vorspannung bzw. bei einem eintretenden Axialspiel verliert die Rotorlagereinheit an Biegesteifigkeit, welches bei unterschiedlichen Windlasten zu Stößen, Axialschub und auch Verkippungen führen kann, wodurch nachfolgende Komponenten, wie Getriebe oder Generator, höher belastet und de- ren Lebensdauer und Effizienz negativ beeinflusst werden. Eine zu hohe Vorspannung wirkt sich nachteilig auf die Belastung der Lagerbauteile und der Verbindungskonstruktionen aus und führt zudem zu einer erhöhten Lagerreibung.

Bei der aus EP 2 710 271 B1 bekannten Lösung wird die axiale Vorspannung durch einen mit der Statoreinheit verschraubten Lagerspannring auf den auf der Statoreinheit montierten

Lagerring eingebracht. Diese Einstellung der Vorspannung ist zum einen ungenau und feh- leranfällig, weil die lokal erzeugte axiale Vorspannung von den jeweils vorliegenden im

Presssitz des Lagerrings mit der Statoreinheit vorliegenden radialen Anpresskräften abhängt.

Ferner ist sie anfällig für Änderungen durch Setzerscheinungen im Betrieb Setzerscheinun- gen in der Verpressung des Lagerspannrings können zu einer Verringerung der axialen Vor- spannung führen. Nachteilig an dem bekannten Verfahren zum Einbringen einer axialen Vor- spannung mittels Vorspannring ist ferner, dass die erzielte Vorspannung in der Regel nur rechnerisch aus den geometrischen Abmessungen der Einzelbauteile bestimmt werden kann. Durch die Aufsummierung der Bauteiltoleranzen ist die rechnerische Bestimmung der erzielten Vorspannung nur ungenau möglich. Eine ausreichend genaue Kontrollmessung im montierten Zustand ist ebenfalls nicht möglich.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rotorlagereinheit für eine Windenergieanlage und ein Verfahren zur Einstellung der axialen Vorspannung in einer solchen Rotorlagereinheit anzugeben, durch die die Genauigkeit der Einstellung der axialen Vorspannung verbessert,

Setzerscheinungen und die Wartungsanfälligkeit verringert und die Lebensdauer der Rotor- lagereinheit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotorlagereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Hierdurch wird eine Rotorlagereinheit für eine Windenergieanlage geschaffen, die eine hül- senartige innere Verbindungskonstruktion umfasst, die sich entlang einer zentralen Achse erstreckt. Die Rotorlagereinheit umfasst ferner eine koaxial zur inneren Verbindungskon- struktion angeordnete, hülsenartige äußere Verbindungskonstruktion und zwei axial zuei- nander beabstandet angeordnete Kegelrollenlager mit jeweils zumindest einem an der inne- ren Verbindungskonstruktion befestigten inneren Lagerring und jeweils zumindest einem an der äußeren Verbindungskonstruktion befestigten äußeren Lagerring. An der inneren und/oder der äußeren Verbindungskonstruktion ist zumindest ein sich radial erstreckender

Befestigungsflansch mit einer axialen Befestigungsfläche ausgebildet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dem Befestigungsflansch einer der Lagerringe zugeordnet ist, welcher einen ersten Lochkreis aufweist. Dabei ist der dem Befestigungsflansch zugeordnete Lager- ring durch den Lochkreis unter Einbringung einer axialen Vorspannung in die Rotorlagerein- heit an der axialen Befestigungsfläche des Befestigungsflansches verschraubt.

In der erfindungsgemäßen Rotorlagereinheit bilden die innere und äußere Verbindungskon- struktion mit den beiden Kegelrollenlagern einen Vorspannkreis, der durch Montage des dem

Befestigungsflansches zugeordneten Lagerrings geschlossen wird. Die axiale Verschrau- bung des Lagerrings bewirkt zugleich die Befestigung des Lagerrings an der Verbindungs- konstruktion, als auch die Einbringung einer durch ein Untermaß zwischen innerer und äuße- rer Verbindungskonstruktion vorbestimmten axialen Vorspannung. Durch die gleiche, axiale

Wirkrichtung der Befestigungs- und der Vorspannungskräfte des Lagerrings wird eine ge- naue Einstellung einer vorbestimmten axialen Vorspannung, unbeeinflusst von radial wirken- den Befestigungskräften, wie sie beispielsweise bei Verwendung einer Presspassung zur

Befestigung des Lagerrings auftreten, môglich. Es entsteht dadurch eine einbaufertige Rotor- lagereinheit mit vorgespannten Kegelrollenlagern, die für hôchste zyklische Beanspruchun- gen ausgelegt ist.

Die verschraubte Montage des Lagerrings ist ferner vorteilhaft, weil die mechanische Fixie- rung des Lagerrings ein Ringwandern unmöglich macht, so dass das Ringwandern auch bei höchsten Beanspruchungen sicher vermieden wird. Korrosion an der Befestigungsfläche des

Lagerrings und eine dadurch verursachte Verstellung der axialen Vorspannung sind somit 5 durch die erfindungsgemäße Montage der Rotorlagereinheit reduziert, wodurch die War- tungsanfälligkeit der Rotorlagereinheit reduziert und die Lebensdauer verlängert ist.

Vorzugweise ist die Verschraubung dazu ausgelegt, die im Betrieb der Windenergieanlage über das Kegelrollenlager des verschraubten Lagerrings auf den verschraubten Lagerring einwirkenden Kräfte und Momente vollständig zu übertragen. Die Verschraubung steht somit im Kraftfluss der Rotorlagereinheit zur Ableitung der betrieblichen Kräfte der Windenergiean- lage in den Turm bzw. das Fundament der Windenergieanlage. Vorzugsweise bildet die Ver- schraubung die einzige Befestigung des Lagerrings an der zugeordneten Verbindungskon- struktion, wodurch eine besonders einfache Montage bzw. Demontage des Lagerrings er- môglicht wird.

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Befestigungsflansch an einem axialen Ende der zugeordneten Verbindungskonstruktion angeordnet und die Verbindungskonstruktion schließt mit der axialen Befestigungsfläche in axialer Richtung ab. In diesem Fall endet die dem verschraubten Lagerring zugeordnete Verbindungskonstruktion an dem radialen

Flansch, so dass die Verbindungskonstruktion insbesondere keinen den Lagerring umgrei- fenden, oder in radialer Richtung abstützenden Abschnitt aufweist. Die Verbindungskonstruk- tion, welche meist als Gussbauteil ausgebildet ist, weist dadurch eine besonders einfache

Geometrie auf, die lediglich im Bereich der planen Befestigungsfläche auf Maß endbearbeitet werden muss. Ferner ist die Bauhôhe der Rotorlagereinheit im Bereich des Kegelrollenlagers in radialer Richtung auf die radiale Abmessung des Lagerrings reduziert. Ein Bauhôhennach- teil, welcher durch die Verstärkung des Rings für die Anordnung des ersten Lochkreises ent- steht, kann somit durch Verzicht auf einen den verschraubten Lagerring umgreifenden Ab- schnitt der Verbindungskonstruktion ausgeglichen werden. Bei gleicher Bauhôhe kônnen zudem zur Optimierung der Lebensdauer der Rotorlagereinheit größere Rollen als Wälzkôr- per eingesetzt werden. Die Rotorlagereinheit zeichnet sich durch eine besonders hohe stati- sche und dynamische Tragfähigkeit aus, welche insbesondere für große Naben von Vorteil ist.

Bevorzugt weisen die Lagerringe der Kegelrollenlager einen Innendurchmesser von mehr als 3 Metern und besonders bevorzugt von mehr als 5 Metern auf.

Ferner bevorzugt ist der Befestigungsflansch an der Verbindungskonstruktion auf der von der jeweils anderen Verbindungskonstruktion radial abgewandten Seite angeordnet. Durch diese Anordnung des Befestigungsflansches wird die Montage des verschraubten Lagerrings erleichtert. Ferner sind so Ausführungsformen der Rotorlagereinheit mit besonders geringen radialen Bauhöhen möglich, bei denen die hülsenartige innere bzw. äußere Verbindungs- konstruktion einen größeren Innen- bzw. kleineren Außendurchmesser als die Innen- bzw.

Außenringe der Kegelrollenlager aufweist. Der hülsenartige Grundkörper der Verbindungs- konstruktionen erstreckt sich bevorzugt als Axialstütze zwischen den Lagerringen innerhalb von deren radialer Bauhöhe.

Zur Einstellung einer vorbestimmten axialen Vorspannung kann die Befestigungsfläche des

Befestigungsflansches auf Maß gefertigt werden und der Lagerring unmittelbar daran anlie- gend verschraubt werden. Alternativ ist es möglich, dass in der Verschraubung zwischen dem Befestigungsflansch und dem Lagerring ein Anpassring zur Einstellung der axialen Vor- spannung der Rotorlagereinheit eingefügt ist. Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage und/oder im Falle von Setzerscheinungen im Betrieb eine Anpassung der axialen Vorspan- nung durch Austausch oder Nachbearbeitung des Anpassrings erfolgen kann, ohne dass die

Rotorlagereinheit vollständig demontiert werden muss.

In einigen Ausführungsformen sind die Kegelrollenlager in O-Anordnung angeordnet, die innere Verbindungskonstruktion ist mit mindestens einem Befestigungsflansch ausgebildet, der mit dem inneren Lagerring eines der beiden Kegelrollenlager verschraubt ist, und die übrigen Lagerringe sind mittels Presspassung an der jeweils zugeordneten Verbindungskon- struktion befestigt. Bei dieser Lageranordnung ist die Verschraubung der Lagerringe inner- halb des durch die Lager und die Verbindungskonstruktionen gebildeten Vorspannkreises an einem, inneren Lagerring vorgesehen, durch den der Vorspannkreis nach Montage der übri- gen Komponenten geschlossen wird. Diese Bauweise vereint die Vorteile radial kleinbauen- der geschrumpfter Lagerringe mit der einfachen und genauen Einstellung der axialen Vor- spannung durch Verschraubung des zuletzt zu montierenden, verschraubten Lagerrings.

Alternativ ist auch eine X-Anordnung der Kegelrollenlager denkbar, wobei dann zumindest einer der Außenringe mit der äußeren Verbindungskonstruktion auf die erfindungsgemäße

Weise verschraubt ist.

In anderen Ausführungsformen sind die Kegelrollenlager in O-Anordnung angeordnet, die innere Verbindungskonstruktion ist mit zwei Befestigungsflanschen ausgebildet, die mit den inneren Lagerringen der beiden Kegelrollenlager verschraubt sind, und die äußeren Lager- ringe sind mittels einer Presspassung in der äuBeren Verbindungskonstruktion befestigt.

Alternativ ist eine X-Anordnung der Kegelrollenlager denkbar, wobei dann die beiden Außen- ringe mit der äußeren Verbindungskonstruktion auf erfindungsgemäße Weise verschraubt sind.

In weiteren Ausführungsformen sind die innere und die äußere Verbindungskonstruktion je- weils mit zwei Befestigungsflanschen ausgebildet, an denen die inneren und die äußeren

Lagerringe der beiden Kegelrollenlager verschraubt sind. Folglich sind beide Lagerringe der beiden Kegelrollenlager mit den Verbindungskonstruktionen verschraubt und es kann voll- ständig auf die aufwändige, engtolerierte Bearbeitung von Passflächen für eine Presspas- sung und die Montage von Lagerringen durch Presspassung, beispielsweise durch thermi- sches Aufschrumpfen, verzichtet werden. Dies ermöglicht einen einfachen Ein- und Ausbau der Lagerringe, falls nötig auch im Feld.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung mindestens eines, vorzugsweise zweier vollständig verschraubter Kegelrollenlager ist die modularisierte Bauweise. Die Verbindungskonstruktio- nen und die Kegelrollenlager sind über Lochkreise als standardisierte Schnittstellen mitei- nander verbunden und können getrennt voneinander an den jeweiligen Anwendungsfall an- gepasst gewählt werden. Bei Weiterentwicklungen der Rotorlagereinheit brauchen ferner keine neuen Gussmodelle für die Verbindungskonstruktionen erstellt werden, selbst wenn sich Änderungen an den verwendeten Lagerringen ergeben, sofern der Lochkreis unverän- dert bleibt. So können auf einfache Weise Lager mit unterschiedlichen Tragwinkeln, längeren

Rollen, größeren Durchmessern, etc. eingesetzt werden, ohne die Verbindungskonstruktio- nen zu ändern. Umgekehrt kann durch den Einsatz längerer oder kürzerer Verbindungskon- struktionen der Lagerabstand bei gleichen Kegelrollenlagern angepasst werden. Die Voraus- setzungen zum einfachen Aufbau eines modularen Baukastensystems für unterschiedliche

Turbinentypen sind somit gegeben.

Bevorzugt weist der mit der inneren oder äußeren Verbindungskonstruktion verschraubte

Lagerring einen zusätzlichen Lochkreis für eine Befestigung der Rotorlagereinheit in einer — Windenergieanlage auf. Für die Einbringung des zusätzlichen Lochkreises weist der ver- schraubte Lagerring eine erhöhte radiale Bauhöhe auf, die den Lagerring verstärkt und die

Biegesteifigkeit der Rotorlagereinheit erhöht.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Windenergieanlage mit einem Turm, einer an dem

Turm befestigten Gondel und einem an der Gondel befestigten Rotor, wobei der Rotor an der

Gondel über eine erfindungsgemäße Rotorlagereinheit drehbar gelagert ist. Die erfindungs-

gemäße Rotorlagereinheit kann insbesondere als einbaufertige Einheit geliefert und in der

Windenergieanlage durch Verschraubung mit Gondel und Rotor montiert sein.

In bevorzugten Ausführungsformen weisen die Gondel und der Rotor jeweils eine An- schlusskonstruktion für die Montage der Rotorlagereinheit auf und die Rotorlagereinheit ist an der Gondel und/oder dem Rotor mittels der Verschraubung des Befestigungsflansches mit dem zugeordneten Lagerring befestigt. Dabei erstrecken sich Schrauben der Verschrau- bung durch den Befestigungsflansch, den Lagerring und Befestigungsbohrungen in der je- weiligen Anschlusskonstruktion. Die Verschraubung des Lagerrings an der Verbindungskon- struktion dient in diesem Fall folglich gleichzeitig der Befestigung der Rotorlagereinheit an der zugeordneten Anschlusskonstruktion. Die Verschraubung überträgt damit nicht nur die betrieblichen Kräfte innerhalb der Rotorlagereinheit, sondern stellt gleichzeitig die Übertra- gung der Kräfte in die benachbarten Komponenten der Windenergieanlage bereit.

In manchen Ausführungsformen weisen die Gondel und der Rotor eine Anschlusskonstrukti- on für die Montage der Rotorlagereinheit auf und die Rotorlagereinheit ist an der Gondel und/oder dem Rotor mittels einer zweiten Verschraubung der jeweiligen Anschlusskonstruk- tion an einem zweiten Lochkreis des mit der Verbindungskonstruktion verschraubten Lager- rings befestigt.

VerfahrensmäBig wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Einstellung einer axialen Vor- spannung in einer erfindungsgemäBen Rotorlagereinheit gelöst, bei dem die axiale Vorspan- nung der Rotorlagereinheit bestimmt und bei Abweichung von einem Sollbereich durch Mon- tage mindestens eines Anpassringes in der Verschraubung zwischen Befestigungsflansch und Lagerring oder durch Nachbearbeitung der Befestigungsfläche in den Sollbereich einge- stellt wird. Da die axiale Befestigungsfläche des Befestigungsflansches nicht nur einen Ver- ankerungspunkt für den Lagerring bildet, sondern über ihre axiale Positionierung zugleich

Einfluss auf die axiale Vorspannung der Rotorlagereinheit hat, kann durch einfaches Nach- arbeiten der Befestigungsfläche und/oder Einfügen eines passenden Anpassringes die axiale

Vorspannung der Lagereinheit eingestellt werden. Der passende Anpassring kann beispiels- weise aus einem Satz vorgefertigter Anpassringe mit unterschiedlicher Dicke ausgewählt oder als Ringpaket aus dem Satz vorgefertigter Anpassringe zusammengestellt werden. Das erspart ein Nacharbeiten und führt zu einer Zeitersparnis im Rahmen der Montage.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Vorspannung in einem teilmontierten Zustand der Rotor- lagereinheit vor Montage des zuletzt zu montierenden, verschraubten Lagerrings durch

Vermessung eines axialen Abstandes von zwei Referenzflächen bestimmt wird. Die Refe- renzflächen sind an dem Befestigungsflansch und dem bereits montierten, anderen Lager-

ring des Kegelrollenlagers, welches durch die Montage des verschraubten Lagerrings gebil- det wird, angeordnet. Durch die Vermessung der teilmontierten Rotorlagereinheit kann die

Bestimmung der axialen Vorspannung besonders genau erfolgen, da keine rechnerische

Berücksichtigung von Toleranzen erfolgen muss, sondern die Ist-Werte der teilmontierten

Rotorlagereinheit verwendet werden können. Insbesondere unter Berücksichtigung der Tat- sache, dass die üblicherweise als Gussteile gefertigten Verbindungskonstruktionen im Ver- gleich zu dem zuletzt zu verschraubenden Lagerring mit wesentlich größeren Toleranzen gefertigt sind, wird der weitaus größte Teil der Einflussfaktoren auf die axiale Vorspannung bei einer Vermessung im teilmontierten Zustand berücksichtigt.

Alternativ oder zusätzlich kann die axiale Vorspannung im zusammengebauten Zustand der

Rotorlagereinheit von einer als Wälzkörper in eines der Kegelrollenlager eingebrachten

Messrolle in Abhängigkeit vom Umfangswinkel des Kegelrollenlagers aufgenommen werden.

Als Wälzkörper verwendete Messrollen sind dazu ausgelegt, positionsabhängig die Belas- tung der Messrolle im Lager zu detektieren. Bei einer Vermessung der Rotorlagereinheit im lastlosen Zustand kann aus der Varianz der Messwerte über einen Umlauf auf eine un- gleichmäßige axiale Vorspannung geschlossen werden. Während des Einsatzes in einer

Windenergieanlage können insbesondere zeitabhängige Veränderungen der Messwerte an derselben Position auf eine im Betrieb eingetretene Veränderung der axialen Vorspannung hindeuten, die eine erneute Einstellung der axialen Vorspannung erforderlich machen kön- nen.

Alternativ oder zusätzlich kann die axiale Vorspannung im zusammengebauten Zustand der

Rotorlagereinheit mittels Dehnungsmessstreifen und/oder Messunterlegscheiben an der

Verschraubung durch eine Differenzmessung im Zeitverlauf bestimmt werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Un- teransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten

Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Windenergieanlage, deren Rotor an der Gondel über eine erfindungsgemäße Rotorlagereinheit drehbar ge- lagert ist,

Fig. 2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Rotorlagereinheit mit zwei Kegelrollenlagern, wobei einer der inneren La- gerringe mit der inneren Verbindungskonstruktion unter Einfügung eines

Anpassrings verschraubt ist,

Fig. 3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Rotorlagereinheit, wobei die inneren und die äußeren Lagerringe der Ke- gelrollenlager mit der jeweils zugeordneten inneren oder äußeren Verbin- dungskonstruktion verschraubt sind,

Fig. 4 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Rotorlagereinheit, wobei die inneren Lagerringe beider Kegelrollenlager mit der inneren Verbindungskonstruktion verschraubt sind,

Fig. 5 zeigt schematisch eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3, wo- bei der mit der äußeren Verbindungskonstruktion verschraubte Lagerring einen zusätzlichen Lochkreis für die Befestigung an einer Anschlusskon- struktion einer Windenergieanlage aufweist.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In Fig. 1 ist eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 110, einer an dem Turm 110 befes- tigten Gondel 120 und einem an der Gondel 120 befestigten Rotor 130 gezeigt. Der Rotor 130 ist an der Gondel 120 über eine erfindungsgemäße Rotorlagereinheit 1 drehbar gelagert, wie sie nachfolgend im Hinblick auf die in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele näher beschrieben ist.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rotorlagereinheit 1 für eine Windenergieanlage 100 (vgl. Fig. 1) gezeigt. Die Rotorlagereinheit 1 umfasst eine hül- senartige innere Verbindungskonstruktion 2, die sich entlang einer zentralen Achse A er- streckt, eine koaxial zur inneren Verbindungskonstruktion 2 angeordnete, hülsenartige äuße- re Verbindungskonstruktion 3 und zwei axial zueinander beabstandet angeordnete Kegelrol- lenlager 4, 5 mit jeweils zumindest einem an der inneren Verbindungskonstruktion 2 befestig- ten inneren Lagerring 6, 7‘ und jeweils zumindest einem an der äußeren Verbindungs- konstruktion 3 befestigten äußeren Lagerring 8‘, 9‘. An der inneren Verbindungskonstruktion 2 ist ein sich radial erstreckender Befestigungsflansch 10 mit einer axialen Befestigungsflä- che 14 ausgebildet. Dem Befestigungsflansch 10 ist ein Lagerring 6 der Lagerringe 6, 7‘, 8‘,

9‘ zugeordnet, welcher einen ersten Lochkreis 16 aufweist. Durch den Lochkreis 16 ist der dem Befestigungsflansch 10 zugeordnete Lagerring 6 unter Einbringung einer axialen Vor- spannung in die Rotorlagereinheit 1 an der axialen Befestigungsfläche 14 des Befestigungs- flansches 10 verschraubt.

Die Kegelrollenlager 4, 5 sind in Fig. 2 in O-Anordnung angeordnet. Die innere Verbindungs- konstruktion 2 ist mit einem Befestigungsflansch 10 ausgebildet, der mit dem inneren Lager- ring 6 eines der beiden Kegelrollenlager 4 verschraubt ist, und die übrigen Lagerringe 7‘, 8‘, 9‘ sind mittels Presspassung an der jeweils zugeordneten Verbindungskonstruktion 2, 3 be- festigt. Soweit in der Rotorlagereinheit 1 nur ein Lagerring mit der zugeordneten Verbin- dungskonstruktion verschraubt wird, wird bevorzugt der upwind-seitige Lagerring an der ste- henden Verbindungskonstruktion für die Verschraubung ausgewählt, weil dieser erfahrungs- gemäß besonders gefährdet ist, einer Ringwanderung zu unterliegen. In der bevorzugten O-

Anordnung der Kegelrollenlager ist dies der upwind-seitige Innenring 6.

Der Lagerring 6 ist wie alle im Rahmen dieser Offenbarung beschriebenen verschraubten

Lagerringe 6, 7, 8, 9 vorzugsweise aus einem induktiv härtbaren Wälzlagerstahl, beispiels- weise 42CrMo4 gefertigt und weist eine induktiv gehärtete Lagerlaufbahn für die Wälzkörper 22 auf. An den geschrumpften Lagerringen 7‘, 8‘, 9‘ werden die Lagerlaufbahnen zusammen mit der gesamten Oberfläche üblicherweise einsatzgehärtet. Ein induktives Härten der Lauf- bahnen würde in diesem Fall aufgrund des geringen Ringquerschnitts zu einem nicht mehr tolerierbaren Härteverzug führen. Die Verwendung von induktiv härtbaren Wälzlagerstählen für die verschraubten Lagerringe 6, 7, 8, 9 hat den Vorteil der besseren Bearbeitbarkeit, wodurch beispielsweise der Lochkreis 16 einfacher einzubringen ist. Induktiv härtbare Wälz- lagerstähle, insbesondere 42CrMo4 besitzen zugleich hohe statische und dynamische Fes- tigkeiten und hohe Kerbschlagzähigkeiten, so dass in den Lagerungsbereichen der Rotorla- gereinheit 1 hohe zyklische Festigkeiten erzielt werden können.

Die Verschraubung des Lagerrings 6 ist dazu ausgelegt, die im Betrieb der Windenergiean- lage 100 (vgl. Fig. 1) über das Kegelrollenlager 4 des verschraubten Lagerrings 6 auf den verschraubten Lagerring 6 einwirkenden Kräfte und Momente vollständig zu übertragen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Befestigungsflansch 10 bevorzugt an einem axialen Ende der zugeordneten Verbindungskonstruktion 2 angeordnet und die Verbindungskonstruktion 2 schließt mit der axialen Befestigungsfläche 14 in axialer Richtung ab.

Der Befestigungsflansch 10 ist vorzugsweise an der Verbindungskonstruktion 2 auf der von der jeweils anderen Verbindungskonstruktion 3 radial abgewandten Seite angeordnet ist. Ein

Befestigungsflansch an der inneren Verbindungskonstruktion 2 erstreckt sich demnach be- vorzugt radial nach innen und ein Befestigungsflansch an der äußeren Verbindungskonstruk- tion 3 bevorzugt radial nach außen.

Wie ebenfalls in Fig. 2 gezeigt, kann in der Verschraubung zwischen dem Befestigungs- flansch 10 und dem Lagerring 6 ein Anpassring 15 zur Einstellung der axialen Vorspannung der Rotorlagereinheit 1 eingefügt sein.

Die innere und/oder die äußere Verbindungskonstruktion 2, 3 können zusätzlich Funktions- anbauten 27 aufweisen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Flansch zur Verbin- dung mit dem Rotor eines Generators oder mit einem Getriebeeingang an der drehenden

Verbindungskonstruktion der Rotorlagereinheit handeln. Ein anderer Funktionsanbau kann beispielsweise eine Feststellvorrichtung sein, durch die eine Relativbewegung von äußerer und innerer Verbindungskonstruktion zueinander mechanisch blockiert werden kann.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rotorlagereinheit 1 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die innere Verbindungskonstruktion 2 und die äußere Verbindungskonstruktion 3 jeweils mit zwei Befestigungsflanschen 10, 11; 12, 13 ausgebildet. An den Befestigungsflanschen 10, 11; 12, 13 sind die inneren Lagerringe 6, 7 und die äußeren Lagerringe 8, 9 der beiden Kegelrollenlager 4, 5 verschraubt.

In einer Windenergieanlage 100 (vgl. Fig. 1), deren Gondel 120 und Rotor 130 jeweils eine

Anschlusskonstruktion 160, 170 für die Montage der Rotorlagereinheit 1 aufweisen, kann die die Rotorlagereinheit 1 an der Gondel 120 und/oder dem Rotor 130 mittels der Verschrau- bung des Befestigungsflansches 11, 12 mit dem zugeordneten Lagerring 7, 8 befestigt sein, wobei sich Schrauben 18 der Verschraubung durch den Befestigungsflansch 11, 12, den

Lagerring 7, 8 und Befestigungsbohrungen 19 in der jeweiligen Anschlusskonstruktion 160, 170 erstrecken. Durch die Verwendung derselben Verschraubung 21 zur Befestigung des

Lagerrings an der Verbindungskonstruktion und der Anschlusskonstruktion werden radialer

Bauraum und Fertigungskosten eingespart.

Durch die ausschließliche Verwendung von verschraubten Lagerringen 6, 7, 8, 9 ist die Ge- ometrie der Verbindungskonstruktionen 2, 3 in diesem Ausführungsbeispiel vereinfacht.

Durch axiale Verschraubung wird ein innerer und ein äußerer Ringstapel aus zwei Lagerrin- gen und der dazwischen angeordneten inneren oder äußeren Verbindungskonstruktion 2, 3 gebildet. Es können somit einfache Gussmodelle für die Verbindungskonstruktionen 2, 3 mit

Standardlagern oder auch einbaufertigen gedichteten Lagern kombiniert werden, wodurch sich Entwicklungen für neue Turbinengenerationen schneller umsetzen lassen. Ferner sind die axialen Abmessungen der Verbindungskonstruktionen 2, 3 auf den Bereich zwischen den

Kegelrollenlagern 4, 5 reduziert, was Vorteile in der Fertigung, Logistik, Montage und auch der Qualität der Gussbauteile mit sich bringt. Sämtliche Lagerringe 6, 7, 8, 9 lassen sich ein- fach montieren und demontieren, ohne die Rotorlagereinheit 1 zu gefährden. Auf beiden Sei- ten der Lagerringe können wiederum Ringe oder Anschlusskonstruktionen aus beliebigem

Material eingesetzt werden. Um ein radiales Versetzen der Lagerringe in der Verschraubung zu verhindern, können die axialen Ringkontaktflächen gestrahlt und/oder beschichtet wer- den, um den Reibwert zu erhöhen.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel entsprechend.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rotorlagereinheit, in dem die Kegelrollenlager 4, 5 in O-Anordnung angeordnet sind, die innere Verbindungskon- struktion 2 mit zwei Befestigungsflanschen 10, 11 ausgebildet ist, die mit den inneren Lager- ringen 6, 7 der beiden Kegelrollenlager 4, 5 verschraubt sind, und die äußeren Lagerringe 8‘, 9‘ mittels einer Presspassung in der äußeren Verbindungskonstruktion 3 befestigt sind.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel entspre- chend.

Fig. 5 zeigt eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, bei der der mit der äußeren

Verbindungskonstruktion 3 verschraubte Lagerring 8 einen zweiten Lochkreis 17 für eine

Befestigung der Rotorlagereinheit 1 in einer Windenergieanlage 100 (vgl. Fig. 1) aufweist. Im dargestellten Fall dient der zweite Lochkreis 17 zu Befestigung der Rotorlagereinheit 1 an der Anschlusskonstruktion 160 der Nabe 150. Abhängig von der Position des verschraubten

Lagerrings 6, 7, 8, 9 in der Rotorlagereinheit und vom Typ der Windenergieanlage kann der zweite Lochkreis 17, aber auch an einem verschraubten inneren Lagerring 6, 7 vorgesehen sein und/oder zur Befestigung an der anderen Anschlusskonstruktion 170 dienen.

Mit der in Fig. 5 gezeigten Variante wird eine Windenergieanlage 100 mit einer Rotorla- gereinheit 1 geschaffen, bei der die Gondel 120 und der Rotor 130 jeweils eine Anschluss- — konstruktion 160, 170 für die Montage der Rotorlagereinheit 1 aufweisen und die Rotorla- gereinheit 1 an der Gondel 120 und/oder dem Rotor 130 mittels einer zweiten Verschrau-

bung 20 der jeweiligen Anschlusskonstruktion 160, 170 an dem zweiten Lochkreis 17 des mit der Verbindungskonstruktion 3 verschraubten Lagerrings 8 befestigt ist.

Ein separater zweiter Lochkreis 17 zur Verbindung mit der Anschlusskonstruktion 160, 170 bietet insbesondere Vorteile hinsichtlich der Flexibilität bei der Gestaltung der Anschlusskon- struktion 160, 170, da die Anpassung der Rotorlagereinheit 1 auf einen gegebenen Lochkreis der Anschlusskonstruktion 160, 170 einfacher möglich ist. Ferner kann die Montage der Ro- torlagereinheit 1 durch einen separaten Lochkreis 17 vereinfacht und die Führung des Kraft- flusses unter betrieblichen Belastungen kann optimiert sein.

Die Montage der Rotorlagereinheit erfolgt bei der in den Figuren 2 bis 5 gezeigten O-

Anordnung der Kegelrollenlager 4, 5 in folgenden Schritten:

Zunächst werden die Lagerringe 7 bzw. 7‘, 8 bzw. 8‘ und 9 bzw. 9‘ an den jeweils zugeordne- ten Verbindungskonstruktionen 2, 3 befestigt. Dazu werden — soweit vorhanden — zunächst die in Presspassung zu befestigenden Lagerringe 7‘, 8‘, 9‘ durch thermisches Schrumpfen an der zugehörigen Verbindungskonstruktion 2, 3 montiert. Für die korrekte axiale Positionie- rung der Lagerringe sind an den Verbindungskonstruktionen 2, 3 Wellenabsätze vorgesehen, welche mechanische Anschläge für die Lagerringe 7‘, 8‘, 9‘ bilden. Die mechanischen An- schläge jeweils auf der Seite des Lagerrings 7‘, 8‘, 9‘ positioniert, dass sie die auf den Lager- ring 7‘, 8‘, 9‘ unter Wirkung der axialen Vorspannung wirkenden Kräfte aufnehmen können.

Gegebenenfalls können die auf- bzw. eingeschrumpften Lagerringe 7‘, 8‘, 9‘ jeweils zusätz- lich durch Sicherungsringe 26 gesichert werden.

Die übrigen der Lagerringe 7, 8, 9 werden an dem jeweils zugeordneten Flansch 11, 12, 13 der zugehörigen Verbindungskonstruktion 2, 3 verschraubt. Dazu werden Schrauben durch den Lochkreis 16 des Lagerrings 7, 8, 9 und Bohrungen im Befestigungsflansch 11, 12, 13 geführt. Soweit die Verschraubung gleichzeitig der Befestigung der Rotorlagereinheit 1 an der Anschlusskonstruktion 160, 170 von Nabe 150 bzw. Gondel 120 dienen soll, können ab

Werk zunächst eine geringere Anzahl Montageschrauben verwendet werden, die dann bei

Montage der Rotorlagereinheit 1 in der Windenergieanlage vor Ort durch die Schrauben 18 ersetzt werden. Für die Montageschrauben können auch gesonderte Bohrungen (nicht dar- gestellt) in Lagerring und Verbindungskonstruktion vorgesehen sein.

Anschließend werden die Verbindungskonstruktionen 2, 3 mit den montierten Lagerringen 7, 8, 9 ineinander geführt und die Wälzkörper 22 des Wälzlagers 5 eingebracht.

Nun wird die axiale Vorspannung in der Rotorlagereinheit 1 eingestellt, indem die axiale Vor- spannung der Rotorlagereinheit 1 bestimmt und bei Abweichung von einem Sollbereich durch Montage eines Anpassringes 15 in der letzten Verschraubung 21 zwischen Befesti- gungsflansch 10 und Lagerring 6 oder durch Nachbearbeitung der Befestigungsfläche 14 in den Sollbereich eingestellt wird.

In dem beschriebenen teilmontierten Zustand der Rotorlagereinheit 1 wird die axiale Vor- spannung vor Montage des zuletzt zu montierenden, verschraubten Lagerrings 6 durch

Vermessung eines axialen Abstandes D von zwei Referenzflächen F1, F2 bestimmt, die an dem Befestigungsflansch 10 und dem bereits montierten, anderen Lagerring 8 des Kegelrol- lenlagers 4, welches durch die Montage des verschraubten Lagerrings 6 gebildet wird, ange- ordnet sind. Die Vorspannung ergibt sich dabei — in O-Anordnung der Kegelrollenlager — aus dem unter Berücksichtigung der geometrischen Abmessungen des zuletzt zu montierenden

Lagerrings 6 verbleibenden axialen Untermaf der inneren Komponenten 2, 6, 7 der Rotorla- gereinheit 1 gegenüber den äußeren Komponenten 3, 8, 9.

Bevorzugt ist die Referenzfläche F1 durch die Befestigungsfläche 14 an dem dem zuletzt zu montierenden Lagerring 6 zugeordneten Befestigungsflansch 10 gebildet und die Referenz- fläche F2 ist eine der Stirnflächen des anderen Lagerrings 8. Der Abstand D der Referenz- flächen F1, F2 wird ferner bevorzugt an mehreren über den Umfang der Rotorlagereinheit 1 verteilten Stellen oder auch über den Umfang kontinuierlich vermessen. Entsprechend posi- tionsabhängig kann die Befestigungsfläche 14 nachbearbeitet bzw. der Anpassring 15 gefer- tigt werden.

Nach der Nachbearbeitung der Befestigungsfläche 14 und/oder dem Einfügen des An- passrings 15 kann die Rotorlagereinheit 1 durch Montage des letzten Lagerrings 6 endmon- tiert werden.

Auch nach der Endmontage und/oder im Betrieb kann die axiale Vorspannung in der Rotor- lagereinheit 1 überwacht und bei Bedarf neu eingestellt werden. Dazu kann bevorzugt die axiale Vorspannung im zusammengebauten Zustand der Rotorlagereinheit 1 von einer als

Wälzkörper 22 in eines der Kegelrollenlager 4, 5 eingebrachten Messrolle 23 in Abhängigkeit vom Umfangswinkel des Kegelrollenlagers 4, 5 aufgenommen werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die axiale Vorspannung im zusammengebauten Zustand der

Rotorlagereinheit 1 mittels Dehnungsmessstreifen 24 und/oder Messunterlegscheiben 25 an der Verschraubung durch eine Differenzmessung im Zeitverlauf bestimmt werden. Dafür wird nach Montage der Rotorlagereinheit in der Windenergieanlage 100 zumindest eine Refe- renzmessung unter Last aufgenommen. Die Resultate späterer Messungen bei vergleichba- rer Lastsituation können dann mit der Referenzmessung verglichen werden. Wenn die Ab- weichungen ein zulässiges Maximalmaß überschreiten, wird eine Neueinstel- lung/Nachjustierung der axialen Vorspannung vorgenommen.

Sämtliche der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele lassen sich im Rahmen der

Kenntnisse eines Fachmanns auch mit einer X-Anordnung der Kegelrollenlager ausführen.

Bei einer X-Anordnung ist der zuletzt zu montierende, verschraubte Lagerring an der äuße- ren Verbindungskonstruktion zu befestigen.

Ferner ist dem Fachmann bewusst, dass die in den Figuren vorgestellten Lösungen sowohl für innendrehende als auch für auBendrehende Rotorlagereinheiten mit einer Fett- oder einer

Ölschmierung eingesetzt werden können. Hierfür sind geeignete Dichtungssysteme an den

Kegelrollenlagern der Rotorlagereinheit vorzusehen.

Bezugszeichenliste 1 Rotorlagereinheit 2 innere Verbindungskonstruktion 3 äußere Verbindungskonstruktion 4,5 Kegelrollenlager 6, 7, 7‘ innerer Lagerring 8, 8, 9, 9‘ äußerer Lagerring 10,11,12,13 Befestigungsflansch 14 Befestigungsfläche

Anpassring 16 erster Lochkreis 17 zweiter Lochkreis 18 Schrauben 15 19 Befestigungsbohrungen 20, 21 Verschraubung 22 Wälzkôrper 23 Messrolle 24 Dehnungsmessstreifen

Messunterlegscheibe 26 Sicherungsring 27 Funktionsanbau 100 Windenergieanlage 25 110 Turm 120 Gondel 130 Rotor 140 Rotorblatt 150 Nabe 160 Anschlusskonstruktion der Nabe 170 Anschlusskonstruktion der Gondel

A Achse der Rotorlagereinheit

D Abstand

F1, F2 Referenzfläche

Claims (16)

_ BE2021/5740 PATENTANSPRUCHE

1. Rotorlagereinheit für eine Windenergieanlage (100) umfassend eine hülsenartige innere Verbindungskonstruktion (2), die sich entlang einer zentra- len Achse (A) erstreckt, eine koaxial zur inneren Verbindungskonstruktion (2) angeordnete, hülsenartige äu- Bere Verbindungskonstruktion (3) und zwei axial zueinander beabstandet angeordnete Kegelrollenlager (4, 5) mit jeweils zumindest einem an der inneren Verbindungskonstruktion (2) befestigten inne- ren Lagerring (6, 7, 7°) und jeweils zumindest einem an der äußeren Verbin- dungskonstruktion (3) befestigten äußeren Lagerring (8, 8‘, 9, 9°), wobei an der inneren (2) und/oder der äußeren Verbindungskonstruktion (3) zumin- dest ein sich radial erstreckender Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13) mit ei- ner axialen Befestigungsfläche (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13) einer der Lagerringe (6, 7, 8, 9) zugeordnet ist, welcher einen ersten Lochkreis (16) aufweist, durch den der dem Befestigungs- flansch (10, 11, 12, 13) zugeordnete Lagerring (6, 7, 8, 9) unter Einbringung einer axia- len Vorspannung in die Rotorlagereinheit (1) an der axialen Befestigungsfläche (14) des Befestigungsflansches (10, 11, 12, 13) verschraubt ist.

2. Rotorlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschrau- bung dazu ausgelegt ist, die im Betrieb der Windenergieanlage (100) über das Kegel- rollenlager (4, 5) des verschraubten Lagerrings (6, 7, 8, 9) auf den verschraubten La- gerring (6, 7, 8, 9) einwirkenden Kräfte und Momente vollständig zu übertragen.

3. Rotorlagereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befes- tigungsflansch (10, 11; 12, 13) an einem axialen Ende der zugeordneten Verbindungs- konstruktion (2; 3) angeordnet ist und die Verbindungskonstruktion (2; 3) mit der axia- len Befestigungsfläche (14) in axialer Richtung abschließt.

4. Rotorlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13) an der Verbindungskonstruktion (2; 3) auf der von der jeweils anderen Verbindungskonstruktion (3; 2) radial abgewandten Seite an- geordnet ist.

5. Rotorlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verschraubung zwischen dem Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13) und dem La- gerring (6; 7; 8; 9) ein Anpassring (15) zur Einstellung der axialen Vorspannung der Rotorlagereinheit (1) eingefügt ist.

6. Rotorlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelrollenlager (4, 5) in O-Anordnung angeordnet sind, die innere Verbindungs- konstruktion (2) mit mindestens einem Befestigungsflansch (10, 11) ausgebildet ist, der mit dem inneren Lagerring (6; 7) eines der beiden Kegelrollenlager (4; 5) verschraubt ist, und die übrigen Lagerringe (7; 6, 8, 9) mittels Presspassung an der jeweils zuge- ordneten Verbindungskonstruktion (2, 3) befestigt sind.

7. Rotorlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelrollenlager (4, 5) in O-Anordnung angeordnet sind, die innere Verbindungs- konstruktion (2) mit zwei Befestigungsflanschen (10, 11) ausgebildet ist, die mit den in- neren Lagerringen (6, 7) der beiden Kegelrollenlager (4, 5) verschraubt sind, und die äußeren Lagerringe (8, 9) mittels einer Presspassung in der äußeren Verbindungskon- struktion (3) befestigt sind.

8. Rotorlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere (2) und die äußere Verbindungskonstruktion (3) jeweils mit zwei Befesti- gungsflanschen (10, 11; 12, 13) ausgebildet sind, an denen die inneren (6, 7) und die äußeren Lagerringe (8, 9) der beiden Kegelrollenlager (4, 5) verschraubt sind.

9. Rotorlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der inneren (2) oder äußeren Verbindungskonstruktion (3) verschraubte Lager- ring (6, 7; 8, 9) einen zweiten Lochkreis (17) für eine Befestigung der Rotorlagereinheit (1) in einer Windenergieanlage (100) aufweist.

10. Windenergieanlage mit einem Turm (110), einer an dem Turm befestigten Gondel (120) und einem an der Gondel (120) befestigten Rotor (130), dadurch gekennzeich- net, dass der Rotor (130) an der Gondel (120) über eine Rotorlagereinheit (1) nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 9 drehbar gelagert ist.

11. Windenergieanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gondel (120) und der Rotor (130) eine Anschlusskonstruktion (160, 170) für die Montage der Rotorlagereinheit (1) aufweisen und die Rotorlagereinheit (1) an der Gondel (120)

und/oder dem Rotor (130) mittels der Verschraubung des Befestigungsflansches (10, 11, 12, 13) mit dem zugeordneten Lagerring (6, 7, 8, 9) befestigt ist, wobei sich Schrauben (18) der Verschraubung durch den Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13), den Lagerring (6, 7, 8, 9) und Befestigungsbohrungen (19) in der jeweiligen Anschluss- konstruktion (160, 170) erstrecken.

12. Windenergieanlage nach Anspruch 10 mit einer Rotorlagereinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gondel (120) und der Rotor (130) eine An- schlusskonstruktion (150, 160) für die Montage der Rotorlagereinheit (1) aufweisen und die Rotorlagereinheit (1) an der Gondel (120) und/oder dem Rotor (130) mittels einer zweiten Verschraubung (20) der jeweiligen Anschlusskonstruktion (160, 170) an dem zweiten Lochkreis (17) des mit der Verbindungskonstruktion (2, 3) verschraubten La- gerrings (6, 7, 8, 9) befestigt ist.

13. Verfahren zur Einstellung einer axialen Vorspannung in einer Rotorlagereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Vor- spannung der Rotorlagereinheit (1) bestimmt und bei Abweichung von einem Sollbe- reich durch Montage mindestens eines Anpassringes (15) in der Verschraubung (21) zwischen Befestigungsflansch (10, 11, 12, 13) und Lagerring (6, 7, 8, 9) oder durch Nachbearbeitung der Befestigungsfläche (14) in den Sollbereich eingestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung in einem teilmontierten Zustand der Rotorlagereinheit (1) vor Montage des zuletzt zu montierenden, verschraubten Lagerrings (6, 7, 8, 9) durch Vermessung eines axialen Abstandes (D) von zwei Referenzflächen (F1, F2) bestimmt wird, die an dem Befesti- gungsflansch (10, 11, 12, 13) und dem bereits montierten, anderen Lagerring (7, 6, 9, 8) des Kegelrollenlagers (4, 5), welches durch die Montage des verschraubten Lager- rings (6, 7, 8, 9) gebildet wird, angeordnet sind.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Vor- spannung im zusammengebauten Zustand der Rotorlagereinheit (1) von einer als Wälzkörper (22) in eines der Kegelrollenlager (4, 5) eingebrachten Messrolle (23) in Abhängigkeit vom Umfangswinkel des Kegelrollenlagers (4, 5) aufgenommen wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Vorspannung im zusammengebauten Zustand der Rotorlagereinheit (1) mittels

Dehnungsmessstreifen (24) und/oder Messunterlegscheiben (25) an der Verschrau- bung durch eine Differenzmessung im Zeitverlauf bestimmt wird.