DE102008049813A1

DE102008049813A1 - Drehverbindung, zum Beispiel für eine Windenergieanlage sowie Windenergieanlage mit der Drehverbindung

Info

Publication number: DE102008049813A1
Application number: DE102008049813A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Zeidlhack
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-01
Also published as: WO2010037370A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung 1 mit einem Innenring 2, welcher drehfest mit einem ersten Drehpartner verbunden und/oder verbindbar ist, mit einem Außenring 4, welcher ebenfalls mit dem ersten Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, und mit einem Zwischenring 3, welcher mit einem zweiten Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, wobei der Innenring 2 über mindestens eine erste Wälzkörperreihe 5, 5 a, b relativ zu dem Zwischenring 3 drehbar angeordnet ist und wobei der Außenring 4 über mindestens eine zweite Wälzkörperreihe 6, 6 a, b relativ zu dem Zwischenring 3 drehbar angeordnet ist, wobei die erste und/oder die zweite Wälzkörperreihe 5, 5 a, b, 6, 6 a, b jeweils gekreuzte Drucklinien 11 a, b, 12 a, b aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung mit einem Innenring, welcher drehfest mit einem ersten Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, mit einem Außenring, welcher ebenfalls mit dem ersten Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, und mit einem Zwischenring, welcher mit einem zweiten Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, wobei der Innenring über mindestens eine erste Wälzkörperreihe relativ zu dem Zwischenring drehbar angeordnet ist und wobei der Außenring über mindestens eine zweite Wälzkörperreihe relativ zu dem Zwischenring drehbar angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Windenergieanlage mit der Drehverbindung.
Die Lagerung von schweren Lasten erfordert Wälzlager hoher Tragfähigkeit, welche bei konventionellen Bauformen von Wälzlagern nur durch einen sehr großen Durchmesser erreichbar sind. Fertigungstechnisch ist es jedoch eine Herausforderung, immer größere Wälzlager herzustellen, da Beschränkungen hinsichtlich der Maßhaltigkeit oder hinsichtlich der Fertigungsanlagen gegeben sind.
Ein Einsatzgebiet für Wälzlager, welche eine sehr hohe Tragfähigkeit aufweisen müssen, ist beispielsweise bei Windenergieanlagen gegeben, da diese die durch die Rotorblätter eingeleiteten Kräfte und Momente tragen müssen.
Die Druckschrift DE 100 114 64 C1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft die Lagerung eines verstellbaren Rotorblatts einer Windenergieanlage, wobei ein Wälzlager vorgeschlagen wird, welches zur schwenkbaren Lagerung des Rotorblatts auf einer Rotornabe ausgebildet bzw. angeordnet ist. Das Wälzlager weist zwei radial zueinander versetzte Reihen von Wälzkörpern auf, welche in insgesamt drei Lagerringen mit Rillen laufen, die die Wälzkörperreihen formschlüssig aufnehmen. Der Vorteil der Lageranordnung wird darin gesehen, dass der Mittelring dieses dreiringigen Wälzlagers beim Auftreten von Biegemomenten und Axialkräften von dem innersten und äußersten Ring Druckkräfte in mehr oder weniger senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen erhält und sich dadurch selbsttätig symmetriert, die Druckkräfte also jeweils im Mittelbereich der Lagerrillen-Quadranten bleiben. Andererseits werden die Kräfte aus dem Rotorblatt gleichzeitig in den innersten und den äußersten Lagerring eingeleitet, so dass eine gleichmäßigere Belastung der Lagerung sowie der Rotorblatt-Wurzel erzielt wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Drehverbindung, zum Beispiel für eine Windenergieanlage, sowie eine Windenergieanlage mit der Drehverbindung vorzuschlagen, welche Gebrauchsvorteile gegenüber dem Stand der Technik aufweist bzw. aufweisen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Drehverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Windenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Es wird eine Drehverbindung, vorzugsweise ausgebildet für den Einsatz in einer Windenergieanlage, vorgeschlagen, welche eine Mehrzahl, insbesondere drei, vier oder mehr Lagerringe umfasst, die koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind. Damit zeigt die Drehverbindung ein mindestens doppeltes Laufbahnsystem, wobei die Teilkreise der Laufbahnsysteme koaxial und/oder konzentrisch zueinander mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet sind. Bevorzugt ist die Drehverbindung als ein Großwälzlager ausgebildet, welches einen Außendurchmesser und/oder freien Innendurchmesser von mindestens 1.000 mm, vorzugsweise mindestens 2.000 mm und insbesondere mindestens 3.000 mm aufweist.
Die Drehverbindung weist einen Innenring auf, welcher drehfest mit einem ersten Drehpartner – auch als erste Anschlusskonstruktion zu benennen – drehfest bzw. schwenkfest um die Drehachse der Drehverbindung verbunden und/oder verbindbar ist. Zudem ist ein Außenring vorgesehen, welcher mit dem gleichen Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, so dass Innenring und Außenring gemeinsam um die gemeinsame Drehachse der Drehverbindung rotieren bzw. schwenken. Zwischen dem Innenring und dem Außenring ist ein Zwischenring angeordnet, welcher mit einem zweiten Drehpartner – auch als zweite Anschlusskonstruktion zu benennen – drehfest bzw. schwenkfest verbunden und/oder verbindbar ist.
Die Drehverbindung weist mindestens zwei Wälzkörperreihen auf, welche die Drehachse jeweils umlaufen und die derart angeordnet sind, dass der Zwischenring relativ über die Wälzkörperreihen zu dem Außenring und dem Innenring verdrehbar bzw. verschwenkbar ist und über die Wälzkörperreihen auf dem Innenring und dem Außenring abwälzt.
Die Bezeichnungen Innenring und Außenring bzw. Zwischenring bezeichnen bei einer engen Ausführungsform der Erfindung die absolute Position der Lagerringe, so dass genau drei Lagerringe vorgesehen sind. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bezeichnen diese Begriffe nur die relative Position zueinander, wie nachfolgend an bevorzugten Ausführungsformen noch dargelegt wird.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste und/oder die zweite Wälzkörperreihe jeweils gekreuzte Drucklinien aufweist bzw. aufweisen. Die Drucklinien bezeichnen dabei die tatsächliche oder die bestimmungsgemäß mögliche Kraftein- bzw. Durchleitung von einem Lagerring zu einem weiteren Lagerring über die Wälzkörper. Um nun Belastungen im Rahmen von Kippmomenten angepasst in die Drehverbindung einleiten bzw. durchleiten zu können, sind die Laufbahnen bzw. die Wälzkörper der Wälzkörperreihen so ausgebildet, dass in jeder Wälzkörperreihe gekreuzte Drucklinien auftreten können. Erfindungsgemäß wird unter einer Wälzkörperreihe mit gekreuzten Drucklinien eine Wälzkörperreihe verstanden, die Axialkräfte in beiden Axialrichtungen aufnehmen kann.
Insbesondere sind die Wälzkörper beider Wälzkörperreihen spielarm und/oder spielfrei optional mit Vorspannung geführt.
Bei einer konstruktiven Realisierung ist mindestens eine Wälzkörperreihe als eine Vierpunktlagerung ausgebildet, wobei jeder Wälzkörper mit genau vier Punkten an den ihm zugeordneten Lagerlaufflächen in Berührung kommt. Eine Vierpunktlagerung weist sich kreuzende Drucklinien auf. Diese Lagerung führt zwar zu einer Reibungserhöhung, da der Gleitanteil bei einer Schwenkung der Drehverbindung vergrößert ist, jedoch ist die Reibungserhöhung zu vernachlässigen, soweit die Drehverbindung nur für eine schwenkende Einstellung der Drehpartner zueinander eingesetzt wird.
Eine andere Möglichkeit ist durch eine Kreuzrollenlagerung gegeben, wobei Rollen, insbesondere Zylinderrollen abwechselnd gleichsinnig und gegensinnig bzw. zueinander verdreht, beispielsweise in X-Anordnung, angeordnet sind. Auch ein Kreuzrollenlager weist sich kreuzende Drucklinien auf. Je nach Anforderung können die konstruktiven Umsetzungen auch gemischt ausgebildet sein, so dass beispielsweise die erste Wälzkörperreihe als eine Vierpunktlagerung und die zweite Wälzkörperreihe als eine Kreuzrollenlagerung ausgebildet ist bzw. sind. Hierbei wird jegliche Kombinationsmöglichkeit erfindungsgemäß offenbart.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass eine oder mehrere weitere Lagerringe vorgesehen sind, welche mit dem ersten oder zweiten Drehpartner drehfest verbunden sind, so dass sich eine Vierringwälzlageranordnung, Fünfringwälzlageranordnung, etc. ergibt.
Allgemein gesagt liegt der Vorteil der mehreren Lagerringe pro Drehpartner darin, dass äußere Kräfte und Kippmomente über mindestens zwei Lagerringe durch die mindestens zwei Wälzkörperreihen auf den Zwischenring oder weitere Lagerringe durch die Mehrringlageranordnung geleitet werden bzw. bei den mehrreihigen Mehrring-Drehverbindungen wesentlich höhere äußere Kräfte und Momente mit diesen Lagern aufgenommen werden können. Der Zwischenring kann dabei nicht verkippen, da dieser von beiden radialen Seiten, also mindestens vom Innen- und Außenring, über die Wälzkörper gleich stark gestützt wird.
Die Drehverbindung ist konstruktiv insbesondere derart aufgebaut, dass sich jede Wälzkörperreihe unabhängig von der oder den anderen Wälzkörperreihen frei den Drehbewegungen der Lagerringe anpassen kann.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung weisen der Innenring und der Außenring und optional ergänzend sonstige miteinander drehfest verbundene Lagerringe eine axialseitige Stirnfläche auf, welche in einer gemeinsamen Ebene liegen und/oder plan-parallel zueinander angeordnet sind. Bei dieser Weiterbildung muss der Drehpartner als Anschlusskonstruktion nur eine plane Fläche bereitstellen, Abstufungen und dergleichen werden vermieden.
Bei einer möglichen Ausführungsform weist mindestens einer der Lagerringe, bevorzugt der Zwischenring, in Umlaufrichtung mindestens eine Unterbrechung oder Teilung auf. Diese Unterbrechung erlaubt eine Änderung der Lagervorspannung auch im eingebauten Zustand. Hierbei ist die Unterbrechung als eine Dehnungsfuge ausgebildet, deren Breite in Umlaufrichtung einstellbar realisiert ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Druckwinkel der Drucklinien mindestens einer Wälzkörperreihe asymmetrisch gekreuzt. Es ist zwar auch möglich, dass die Druckwinkel der Drucklinien jeweils einen 45°-Winkel zu einer durch den Kreuzungspunkt verlaufenden Radialebene zur Drehachse aufweisen. Es ist jedoch bevorzugt, dass in Abhängigkeit der Einbausituation und somit belastungsabhängig, insbesondere je nach Zugoder Druckbelastung, die Druckwinkel der Drucklinien angepasst werden. Insbesondere wird bei Zugbelastung ein größerer Druckwinkel gewählt. Der Druckwinkel kann auf die Lastverhältnisse abgestimmt sein und liegt zwi schen 30° und 75°.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens einer der Lagerringe aus einem Vergütungsstahl gefertigt und/oder weist beispielsweise randschichtgehärtete, insbesondere induktiv gehärtete Laufbahnen auf. Optional kann die Definition von Vergütungsstählen der DIN EN 10083 entnommen werden. Der Kohlenstoffgehalt liegt bevorzugt zwischen 0,2% bis 0,6%. Die Wälzkörper sind bevorzugt aus Wälzlagerstahl und durchgehärtet ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Anwendung der Drehverbindung ist diese als eine Drehverbindung ausgebildet, welche in einer Windenergieanlage eingesetzt wird. Eine Windenergieanlage umfasst bevorzugt einen Turm, ein Gehäuse, in das beispielsweise der Windgenerator untergebracht ist, und welches auf den Turm angeordnet ist, eine Rotornabe, welche an oder in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, und mindestens ein Rotorblatt, meist drei Rotorblätter, welches an der Rotornabe angeordnet ist.
Bevorzugt ist die Drehverbindung als ein Turmlager zur Schwenkung des Gehäuses relativ zu dem Turm und/oder als ein Blattlager zur relativen Schwenkung des Rotorblatts relativ zur Rotornabe ausgebildet. Diese Schwenkbewegungen sind notwendig, um die Ausrichtung der Windenergieanlage oder den Anstellwinkel der Rotorblätter optimal an die Umgebungsbedingungen anzupassen. Bevorzugt erreicht die Windenergieanlage eine Leistung von mehr als 2 Megawatt, vorzugsweise mehr als 5 Megawatt.
Um die Anbindung eines Stellantriebs für das Gehäuse oder das Rotorblatt zu erleichtern, ist es bevorzugt, dass der Innenring und/oder der radial innerste Ring und/oder der Außenring und/oder der radial äußerste Lagerring eine Verzahnung, bevorzugt eine stirnseitige Verzahnung aufweist.
Eine weitere optionale Ausbildungsform der Erfindung sieht vor, dass der Zwischenring und/oder ein zwischen zwei anderen Lagerringen angeordneter Lagerring im Querschnitt eine T-förmige Gestalt aufweist und/oder im Bereich der Laufbahnen gegenüber dem sonstigen axialen Verlauf im Längsschnitt in radialer Richtung verbreitert ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme ist es im Grenzfall sogar möglich, Druckwinkel in einer Richtung von nahezu 90° zu erreichen. Ein weiterer möglicher Vorteil der Ausführungsform ist, dass die Druckwinkel auch unter Momentenbelastung annähernd gleich bleiben und eine Verkippung des verzahnten Lagerrings nahezu ausgeschlossen wird.
Zur Befestigung der Drehverbindung an den Drehpartnern weist mindestens einer der Lagerringe Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben und/oder Bolzen auf. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind in mindestens einem Lagerring die Bohrungen zweireihig angeordnet und weisen mindestens zwei unterschiedliche Schraubenteilkreise auf. Die Bohrungen können Durchgangsbohrungen, Sacklöcher, Gewindebohrungen etc. darstellen.
Zusammenfassend ist der Vorteil der Drehverbindung darin zu sehen, dass durch die angepasste Konstruktion die Tragfähigkeit in Bezug auf den Durchmesser der Lagerringe erhöht werden kann.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13, wobei das Gehäuse, insbesondere das Generatorgehäuse gegenüber dem Turm und/oder mindestens ein Rotorblatt an der Rotornabe mit einer Drehverbindung, die soeben beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche, abgestützt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Drehverbindung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Wälzkörperreihen;
2 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit vier Wälzkörperreihen als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit zwei Wälzkörperreihen, welche als Kreuzrollenlagerung ausgebildet sind;
4 einen schematischen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier Wälzkörperreihen, welche als Kreuzrollen ausgebildet sind;
5 einen schematischen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Wälzkörperreihen, welche aus unterschiedlichen Wälzkörpern bestehen;
6 einen schematischen Längsschnitt durch ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier Wälzkörperreihen, welche sich in der Bauform der Wälzkörper unterscheiden;
7 eine schematische Schnittansicht einer Windenergieanlage mit einem oder mehreren Wälzkörperanordnungen als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 einen schematischen Längsschnitt durch eine Drehverbindung mit zwei Vierpunktlagerreihen mit jeweils unterschiedlichem Druckwinkel.
Gleiche oder einander entsprechende Teile sind jeweils mit gleichen oder einander entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Die 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine Drehverbindung 1, wie sie beispielsweise zur schwenkbaren Lagerung von Bestandteilen einer Windenergieanlage eingesetzt wird.
Die Drehverbindung 1 weist drei Lagerringe auf, nämlich einen radial innen liegenden Innenring 2, einen Zwischenring 3 und einen radial außen liegenden Außenring 4. Der Innenring 2 ist über eine erste Wälzkörperreihe 5 und der Außenring 4 über eine zweite Wälzkörperreihe 6 um eine Drehachse 7 schwenkbar oder drehbar zu dem Zwischenring 3 gelagert. Die Wälzkörperreihen 5, 6 weisen Kugeln z. B. aus durchgehärtetem Wälzkörperstahl als Wälzkörper auf.
In der Anbausituation werden Innenring 2 und Außenring 4 an einer ersten gemeinsamen Anschlusskonstruktion (nicht gezeigt) und der Zwischenring 3 an einer zweiten Anschlusskonstruktionen (nicht gezeigt) beispielsweise durch Schrauben oder Bolzen (nicht gezeigt), welche durch Bohrungen 8 geführt sind, befestigt. Damit sind Innenring 2 und Außenring 4 miteinander drehfest in Bezug auf die Drehachse 7 gekoppelt. Um die Anschlussgeometrie der ersten Anschlusskonstruktionen zu vereinfachen, bilden Innenring 2 und Außenring 4 eine gemeinsame Anlagefläche aus, indem sich die axialen Stirnseiten in einer gemeinsamen Ebene befinden und/oder planparallel zueinander angeordnet sind.
Die dargestellte Drehverbindung 1 setzt somit ein Konzept eines doppelten Laufbahnsystems um, wobei eine erste Laufbahn durch die erste Wälzkörperreihe 5 und eine zweite Laufbahn durch die zweite Wälzkörperreihe 6 gebildet wird. Die Laufbahnsysteme sind konzentrisch zueinander angeordnet, ebenso sind erste und zweite Wälzkörperreihe 5, 6 zueinander konzentrisch positioniert. Der Vorteil der dargestellten Drehverbindung 1 liegt vor allem darin, dass Kippmomente, welche beispielsweise in den Zwischenring 3 durch die zweite Anschlusskonstruktion eingeleitet werden, gleichmäßig und/oder symmetrisch zu dem Innenring 2 und dem Außenring 4 durchgeleitet werden. Dabei ist die Tragfähigkeit der Drehverbindung 1 gegenüber Wälzlagern in konventioneller Bauweise mit nur zwei Lagerringen mit dem gleichen Durchmesser und der gleichen Wälzkörpergröße deutlich erhöht.
Die erste Wälzkörperreihe 5 wird durch rillenförmige Laufbahnen 9a bzw. 9b geführt, welche eine sogenannte Vierpunktlagerung umsetzen. Hierbei sind die Laufbahnen 9a, b so ausgebildet, dass die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe 5 jeweils an mindestens oder genau vier Punkten anliegen, die sich im Betrieb zu Druckellipsen vergrößern. Durch die Vierpunktlagerung sind der Innenring 2 und der Zwischenring 3 zueinander spielfrei ausgeführt. Die Laufbahnen 10a bzw. 10b für die zweite Wälzkörperreihe 6 sind in analoger Weise ebenfalls als Vierpunktlagerung ausgebildet.
Die Wälzkörper der Wälzkörperreihen 5, 6 können sich unabhängig voneinander auf deren unterschiedlichen Teilkreisen abwälzen. Die Lagerringe 2, 3, 4 sind aus Vergütungsstahl gebildet, wobei die Laufbahnen 9a, b, 10, a, b, randschichtgehärtet, insbesondere induktiv randschichtgehärtet sind. Die Wälzkörper der zwei Wälzkörperreihen 5, 6 können optional auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Zur Führung der Wälzkörper umfasst die Drehverbindung 1 optional einen Käfig oder Käfigsegmente, welche zum Beispiel aus Stahl, Messing, Leichtmetall oder Kunststoff gebildet sind. Ebenfalls optional sind die Lagerringe 2, 3, 4 zueinander auf einer oder beiden Seiten mit Dichtungen, insbesondere ozonbeständigen Dichtungen ab gedichtet.
Die Wälzkörperreihen 5, 6 sind spielfrei in Richtung kleiner Vorspannung abgestimmt, die Vorspannung kann auch bei den zwei Wälzkörperreihen 5, 6 unterschiedlich ausgebildet sein.
In der 1 sind die Druckwinkel der Drucklinien 11a, b der ersten Wälzkörperreihe 5 bzw. 12a, 12b der zweiten Wälzkörperreihe 6 schematisiert dargestellt, wobei zu erkennen ist, dass sich die Drucklinien 11a, b, bzw. 12a, b jeweils kreuzen.
Der eingenommene Druckwinkel gegenüber einer Radialebene 13, welche senkrecht auf der Drehachse 7 steht, ist dabei für jede Drucklinie 11a, b, 12a, b, 45°. Bei abgewandelten Ausführungsformen können die Druckwinkel 11a, b bzw. 12a, b auch asymmetrisch zueinander positioniert sein, so sind Druckwinkel zwischen 30° bis 90° möglich. Die Vorteile der in der 1 gezeigten Drehverbindung 1 sind eine günstige Lasteinleitung und Beanspruchung zwischen den Wälzkörpern der Wälzkörperreihen 5, 6 und den Laufbahnen 9a, b, 10a, b. Es tritt so gut wie keine Ringverkippung beim Zwischenring 3 auf.
Die Positionierung der Bohrungen 8 sind am Innen- und am Außenring 2 bzw. 4 belastungsgerecht angeordnet, optional ist auch eine verdoppelte Schrauben-Anzahl möglich, indem Bohrungen 8 pro Lagerring zweireihig ausgeführt sind. In dem Zwischenring 3 können optional größere Bohrungen 8 als am Innenring bzw. Außenring 2 bzw. 4 verwendet werden, auch hier ist eine doppelte Bohrungsanzahl möglich, welche durch unterschiedliche Schraubenteilkreise umgesetzt wird.
Dadurch, dass die Wälzkörperreihen 5, 6 konzentrisch und koaxial zueinander angeordnet sind, weist die Drehverbindung 1 in axialer Richtung eine sehr geringe Lagerbauhöhe auf.
Zu ergänzen ist noch, dass der Innenring 2 eine radial nach innen weisende Innenverzahnung 14 zeigt, welche für den Eingriff eines Stellmotors (nicht gezeigt) nutzbar ist.
Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Drehverbindung 1, welches sich im Wesentlichen von der Ausführungsform in der 1 dadurch unterscheidet, dass statt zwei Wälzkörperreihen 5 und 6 nun vier Wälzkörperreihen 5a, b, und 6a, 6b eingesetzt sind. Jeweils zwei Wälzkörperreihen 5a, b bzw. 6a, b sind in axialer Projektion deckungsgleich oder zumindest überlappend angeordnet. Neben den bereits zu in der Figur genannten Modifikationen, Ergänzungen und Vorteilen ist bei der zweiten Ausführungsform hervorzuheben, dass der Zwischenring 3 aufgrund der in axialer Richtung doppelten Abstützung nicht mehr verkippt werden kann.
Anstelle eines Vierpunktlagers, insbesondere eines zweireihigen Vierpunktlagers, kann alternativ auch ein zweireihiges Schrägkugellager verwendet werden.
Die 3 zeigt eine drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich im Wesentlichen durch das Ausführungsbeispiel in der 1 dadurch unterscheidet, dass statt Kugeln als Wälzkörper in dem dritten Ausführungsbeispiel Rollen bzw. Zylinderrollen eingesetzt sind. Die Rollen sind in Umlaufrichtung kreuzend oder in X-Anordnung als Kreuzrollenlagerung angeordnet, so dass sich wieder kreuzende Drucklinien 11a, b bzw. 12a, b ergeben. Bevorzugte Lagerdruckwinkel gegenüber der Radialebene 13 sind hier zwischen 43 bis 45°.
Die 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung als eine Weiterbildung des dritten Ausführungsbeispiels, wobei – in analoger Anordnung wie in der 2 – vier Wälzkörperreihen 5a, b, 6a, b dargestellt sind, welche Rollen, insbesondere Zylinderrollen als Wälzkörper aufweisen.
Anstelle von einem zweireihigen Kreuzrollenlager kann alternativ auch ein zweireihiges Schräg-Zylinderrollenlager eingesetzt werden.
Die 5 illustriert ein fünftes Ausführungsbeispiel der Drehverbindung 1, welches im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei jedoch die innere Wälzkörperreihe 5 statt Kugeln nun gekreuzte Rollen, wie z. B. in der 3 zeigt.
Die 6 zeigt – analog zu der 2 oder 4 – eine Wälzkörperanordnung 1 mit vier Wälzkörperreihen 5a, b, 6a, b, wobei die radial inneren Wälzkörperreihen 5a, b Zylinderrollen in X-Anordnung und die radial äußeren Wälzkörperreihen 6a, b Kugeln als Wälzkörper aufweisen. Hinsichtlich der Anordnung und der Vorteile der Anordnung wird auf die Beschreibung zu den genannten Figuren verwiesen.
Wie bei 2 kann anstelle eines Vierpunktlagers oder eines Kreuzrollenlagers auch je ein zweireihiges Schrägkugellager oder Schrägzylinderrollenlager eingesetzt werden.
Die 7 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung eine Windenergieanlage 15, um mögliche Anwendungen der Drehverbindung 1 in den vorhergehenden Figuren zu erläutern. Die Windenergieanlage 15 weist einen Turm 16 auf, auf den oder an dem ein Gehäuse 17 angeordnet ist. In dem Gehäuse 17 ist eine Rotornabe 18 gelagert, an der Rotorblätter 19 befestigt sind. Zur Anpassung der Windenergieanlage an Windrichtungsänderungen ist das Gehäuse 17 auf dem Turm 16 schwenkbar über eine Drehverbindung 1, wie sie zuvor beschrieben wurde, gelagert. Alternativ oder ergänzend ist ein Blattlager zur schwenkbaren Lagerung des Rotorblatts 19 auf der Rotornabe 18 ebenfalls als eine Drehverbindung 1, wie sie zuvor beschrieben wurde, ausgebildet.
Die 8 zeigt – analog zu der 1 – in einem schematischen Längsschnitt eine Drehverbindung 1, die mittels zweier Vierpunktlagerungen gelagert ist. Wie in der vergrößerten Darstellung von 8b) zu erkennen ist, weisen die Vierpunktlager jeweils unterschiedliche Druckwinkel auf, um eine optimale Kraftübertragung zu gewährleisten. Diese Druckwinkel sind in Hinblick auf eine Hauptaxiallastrichtung HA gewählt.

1: Drehverbindung
2: Innenring
3: Zwischenring
4: Außenring
5: 1. Wälzkörperreihe
6: 2. Wälzkörperreihe
7: Drehachse
8: Bohrungen
9a, b: Laufbahn
10a, b,: Laufbahn
11a, b: Drucklinien
12a, b: 1./2. Wälzkörperreihe
13: Radialebene
14: Innenverzahnung
15: Windenergieanlage
16: Turm
17: Gehäuse
18: Rotornabe
19: Rotorblätter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10011464 C1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN EN 10083 [0021]

Claims

Drehverbindung (1) mit einem Innenring (2), welcher drehfest mit einem ersten Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, mit einem Außenring (4), welcher ebenfalls mit dem ersten Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, und mit einem Zwischenring (3), welcher mit einem zweiten Drehpartner drehfest verbunden und/oder verbindbar ist, wobei der Innenring (2) über mindestens eine erste Wälzkörperreihe (5, 5a, b) relativ zu dem Zwischenring (3) drehbar angeordnet ist und wobei der Außenring (4) über mindestens eine zweite Wälzkörperreihe (6, 6a, b) relativ zu dem Zwischenring (3) drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Wälzkörperreihe (5, 5a, b, 6, 6a, b) jeweils gekreuzte Drucklinien (11a, b, 12a, b) aufweisen.
Drehverbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Wälzkörperreihe (5, 5a, b, 6, 6a, b) als eine Vierpunktlagerung und/oder als eine Kreuzrollenlagerung ausgebildet ist bzw. sind.
Drehverbindung (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen oder mehrere weitere Lagerringe, welche mit dem ersten oder dem zweiten Drehpartner drehfest verbunden sind und zur gemeinsamen Drehung mit dem Innenring (2), Außenring (4) bzw. Zwischenring (3) angeordnet sind.
Drehverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Lagerringe (2, 3, 4), insbesondere der Zwischenring (3), in Umlaufrichtung mindestens eine Unterbrechung oder Teilung aufweist.
Drehverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwinkel mindestens einer Wälzkörperreihe (5, 5a, b, 6, 6a, b) asymmetrisch gekreuzt sind.
Drehverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Lagerringe (5, 5a, b, 6, 6a, b) aus Vergütungsstahl besteht und/oder nur im Bereich der Randschicht gehärtete Laufbahnen aufweist.
Drehverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet als eine Drehverbindung in einer Windenergieanlage (15), welche einen Turm (16), ein Gehäuse (17), welches auf dem Turm (16) angeordnet ist, eine Rotornabe (18), welche an dem Gehäuse (17) drehbar gelagert ist, und mindestens ein Rotorblatt (19), welches an der Rotornabe (18) angeordnet ist, aufweist.
Drehverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehverbindung als ein Turmlager (1) zur Schwenkung des Gehäuses (17) relativ zu dem Turm (16) und/oder als ein Blattlager (1) zur Schwenkung des Rotorblatts (19) relativ zu der Rotornabe (18) ausgebildet ist.
Drehverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (2) und/oder der radial innerste Lagerring (2) und/oder der Außenring (4) und/oder der radial äußerste Lagerring (4) eine Verzahnung (14) aufweist.
Drehverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (4) und/oder ein zwischen zwei anderen Lagerringen (2, 4) angeordneter Lagerring (4) im Längsschnitt eine T-förmige Gestalt aufweist, wobei die Laufbahnen für die Wälzkörper der angrenzenden Wälzkörperreihen (5, 5a, b, 6, 6a, b) im T-förmig verbreiterten Bereich angeordnet sind.
Drehverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Lagerringe (2, 3, 4) Bohrungen (8) zur Aufnahme von Schrauben oder Bolzen vorgesehen sind.
Drehverbindung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einem der Lagerringe (2, 3, 4) die Bohrungen (8) zweireihig angeordnet sind.
Windenergieanlage (15), welche einen Turm (16), ein Gehäuse (17), welches auf dem Turm (16) angeordnet ist, eine Rotornabe (18), welche an dem Gehäuse (17) drehbar gelagert ist, und mindestens ein Rotorblatt (19), welches an der Rotornabe (18) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung zur Schwenkung des Gehäuses (17) relativ zu dem Turm (16) und/oder zur Schwenkung des Rotorblatts (19) relativ zu der Rotornabe (18) als eine Drehverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.