DE102009032174A1 - Rotor shaft bearing assembly for wind-power generator, has bearing housing joined to support/load-bearing structure by multi-point mounting with three mounting points - Google Patents

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Abstract

A rotor shaft bearing with support/load-bearing structure which has a bearing housing (1) for mounting the rotor shaft. Joining of the bearing housing to the support structure comprises of a multi-point mounting (2) consisting of at least three mounting points (3,4), at least one of which is designed as a screw flange.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Lagerung einer Rotorwelle einer eine tragende Struktur aufweisenden Windenergieanlage (WEA), nach der Gattung des Anspruchs 1.The The invention is based on a bearing of a rotor shaft of a carrying structure having wind turbine (WEA), according to the Genus of claim 1.

Die Entwicklung der kommerziellen Nutzung der Windenergie an Land (Onshore) nahm vor ca. 20 Jahren ihren Anfang. Seitdem werden Windenergieanlagen, die in der Regel aus einem Turm und aus einer mittels Windrichtungsnachführungslager (i. d. R. ein- oder doppelreihige Kugeldrehverbindungen) um eine vertikale Achse drehbar auf dem Turm gelagerten, der Windrichtung nachführbaren und bremsbaren Gondel, die eine mit mindestens einem Rotorblatt versehene um eine horizontal drehbar gelagerte Rotornabe aufweist, bezüglich der auftretenden Lasten, deren Ableitung in den Turm und fertigungstechnischen Aufgabenstellungen immer weiter fortentwickelt. Eine derartige Windenergieanlage wird in der Offenlegungsschrift DE 198 14 629 A1 beschrieben.The development of the commercial use of wind energy on land (onshore) started about 20 years ago. Since then, wind turbines, usually from a tower and from a means of wind direction tracking bearing (usually single- or double-row ball slewing) about a vertical axis rotatably mounted on the tower, the wind direction tracked and braked nacelle, which provided with at least one rotor blade has a horizontally rotatably mounted rotor hub, with respect to the loads occurring whose derivative in the tower and manufacturing tasks continue to evolve. Such a wind turbine is in the published patent application DE 198 14 629 A1 described.

Moderne Windenergieanlagen (WEA) nutzen die im Wind enthaltene Bewegungsenergie durch die Energieumwandlung anhand von Rotorblättern. Eine große Kraftkomponente der an den Rotorblättern entstehenden sog. Auftriebskräfte ist der Rotorschub, der nicht in Energie umgewandelt werden kann, sondern über eine geeignete Lagerung über den Turm in das WEA-Fundament geleitet werden muss. Bei der weit verbreiteten WEA-Bauweise mit Getriebe wird die Lagerung der langsam drehenden Rotorwelle mittels Lagergehäusen inkl. Kugellager (auch als Lagerbock oder Stehlager bezeichnet) realisiert, die als Standard-Komponenten großer Wälzlagerhersteller (z. B. SKF, FAG, INA) angeboten werden. Wie der Fachliteratur entnommen werden kann, sind diese Lagereinheiten im Falle von Ungenauigkeiten in Auslegung und Fertigung verschleißanfällig, wodurch kostenintensive Reparaturarbeiten und damit verbundene unwirtschaftliche Ausfallzeiten entstehen.modern Wind turbines (wind turbines) use the kinetic energy contained in the wind the energy conversion based on rotor blades. A big Force component of the resulting on the rotor blades so-called. Buoyancy is the rotor thrust that is not in energy can be converted, but over a suitable storage over the tower must be routed into the WEA foundation. At the far widespread WEA construction with gearbox, the storage of the slow rotating rotor shaft by means of bearing housings including ball bearings (also referred to as bearing block or pillow block bearing) realized as Standard components of large bearing manufacturers (eg SKF, FAG, INA). As taken from the literature These storage units are in case of inaccuracies wear-prone in design and manufacture, whereby costly repair work and associated uneconomical Downtime arises.

Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and its advantages

Die erfindungsgemäße Lagerung einer Rotorwelle einer eine tragende Struktur aufweisenden Windenergieanlage (WEA), mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1, hat demgegenüber den Vorteil, dass die Windenergieanlage zur Lagerung der Rotorwelle ein Lagergehäuse aufweist, das über mindestens drei Aufnahmen an die tragende Struktur der WEA angebunden ist, so dass auf diese Weise die Lastableitung aus dem im Lagergehäuse befindlichen lagerbildenden Mittel (z. B. Kugellager) optimiert ist und, da zumindest ein Großteil der auf die Rotorwelle einwirkenden Lasten, insbesondere Schublasten, durch das Lagergehäuse abgetragen werden, der Eintrag von Lasten z. B. in das Getriebe reduziert wird.The Inventive storage of a rotor shaft a a supporting structure having wind turbine (WEA), with the characterizing feature of claim 1, in contrast, has the Advantage that the wind turbine for storing the rotor shaft a bearing housing having over at least three pictures are connected to the supporting structure of the wind turbine, so that in this way the load dissipation from the located in the bearing housing bearing-forming means (eg ball bearings) is optimized and, since at least a majority of the loads acting on the rotor shaft, in particular thrust loads, are removed by the bearing housing, the entry of loads z. B. is reduced in the transmission.

Die erfindungsgemäße ein Lagergehäuse (Rotorwellen-Lagergehäuse) aufweisende Lagerung für eine Windenergieanlage (WEA) mit seiner Mehrpunkt-Anbindung an die tragende Struktur der WEA (auch Maschinenträger genannt, ein Gondelchassis z. B. in Schweiß- oder Guss-Ausführung bzw. Gondel als selbsttragendes Fachwerk) beherbergt bevorzugt ein Rotorwellen-Kugellager, welches die am Rotor der WEA entstehenden Lasten (sog. Schublasten aus aerodynamischem Auftrieb) aufnimmt. Diese Bauweise mit Mehrpunkt-Anbindung ermöglicht eine gleichmäßigere Ableitung der Lasten z. B. aus dem Rotorwellen-Kugellager in das Rotorwellen-Lagergehäuse und weiter in die tragende Struktur der WEA, was der hohen geforderten Lebensdauer der Kugellager im 20-jährigen Betrieb einer WEA dienlich ist. Auf diese Weise wird die Lastableitung z. B. bei einem Dreipunktlager z. B. alle 120° des Kugellagerumfangs realisiert.The A bearing housing according to the invention (rotor shaft bearing housing) having storage for a wind turbine (WEA) with its multi-point connection to the supporting structure of the WEA (also Machine carrier called, a gondola chassis z. In welding or cast design or nacelle as a self-supporting framework) preferably houses a rotor shaft ball bearing, which the am Rotor of the WEA resulting loads (so-called thrust loads of aerodynamic Buoyancy) absorbs. This design with multi-point connection allows a more uniform discharge of the loads z. B. from the rotor shaft ball bearing in the rotor shaft bearing housing and further into the supporting structure of the WEA, what the high demanded Lifespan of ball bearings in 20-year operation of a WEA is useful. In this way, the load dissipation z. B. at a three-point camp z. B. every 120 ° of the ball bearing circumference realized.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist mindestens eine der Aufnahmen als Schraubflansche, odgl. ausgeführt.To an advantageous embodiment of the invention Storage is at least one of the receptacles as screw flanges, or the like. executed.

Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung sind die Aufnahmen in horizontaler und/oder vertikaler Richtung ausgerichtet.To an additional advantageous embodiment of the invention Storage are the shots in horizontal and / or vertical Direction aligned.

Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung weist das Lagergehäuse ein lagerbildendes Mittel für die Rotorwelle auf.To an additional advantageous embodiment of the invention Storage, the bearing housing has a bearing forming agent for the rotor shaft.

Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist das lagerbildende Mittel ein Kugellager.To a related advantageous embodiment of the invention Storage is the bearing means a ball bearing.

Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist die tragende Struktur der WEA mindestens teilweise ein Guss-Maschinenträger.To an additional advantageous embodiment of the invention Storage is the supporting structure of WEA at least partially a cast machine carrier.

Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist die tragende Struktur der WEA mindestens teilweise ein als Schweißkonstruktion ausgeführter Maschinenträger.To an additional advantageous embodiment of the invention Storage is the supporting structure of WEA at least partially a machine carrier designed as a welded construction.

Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist die tragende Struktur der WEA mindestens teilweise ein selbsttragendes Fachwerk.To an additional advantageous embodiment of the invention Storage is the supporting structure of WEA at least partially a self-supporting framework.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following Be description, drawings and claims.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:embodiments the subject matter of the invention are shown in the drawing. Show it:

1 eine Front- und Seitenansicht sowie eine Draufsicht eines Lagergehäuses, 1 a front and side view and a plan view of a bearing housing,

2 eine perspektivische Ansicht des Lagergehäuses aus 1 und 2 a perspective view of the bearing housing 1 and

3 eine perspektivische Ansicht des Lagergehäuses aus 1, das in eine tragende Struktur (hier beispielhaft eine Fachwerkstruktur) einer skizzenhaft dargestellten WEA eingebunden ist. 3 a perspective view of the bearing housing 1 , which is integrated into a load-bearing structure (in this case, for example, a framework structure) of a WEA in sketchy form.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt eine Front- und Seitenansicht sowie eine Draufsicht eines Lagergehäuses 1. Um das Lagergehäuse 1 an eine nicht dargestellte tragende Struktur einer Windenergieanlage anzubinden, weist das Lagergehäuse 1 eine Mehrpunkt-Aufnahme 2 auf. 1 shows a front and side view and a plan view of a bearing housing 1 , To the bearing housing 1 to connect to a supporting structure, not shown, a wind turbine, has the bearing housing 1 a multipoint recording 2 on.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lagergehäuses 1 aus 1. Bevorzugt ist die Mehrpunkt-Aufnahme 2, die in diesem Ausführungsbeispiel zur Anbindung an die Windenergieanlage aus einer vertikalen Aufnahme 3 und zwei horizontalen Aufnahmen 4 besteht, wodurch eine hohe Belastbarkeit erzielt wird. In 2 ist die vertikale Aufnahme 3 mittig und die horizontale Aufnahmen 4 oberhalb zu einer nicht dargestellten Rotorwelle angeordnet. Denkbar ist auch, dass die Aufnahmen an anderer Stelle um die Rotorwelle positioniert sind. 2 shows a perspective view of the bearing housing 1 out 1 , The multipoint recording is preferred 2 , which in this embodiment for connection to the wind turbine from a vertical recording 3 and two horizontal shots 4 exists, whereby a high load capacity is achieved. In 2 is the vertical shot 3 centered and horizontal shots 4 arranged above to a rotor shaft, not shown. It is also conceivable that the images are positioned elsewhere around the rotor shaft.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lagergehäuses 1 aus 1, das in eine tragende Struktur 5 (hier beispielhaft eine Fachwerkstruktur) einer skizzenhaft dargestellten WEA eingebunden ist. 3 shows a perspective view of the bearing housing 1 out 1 in a load-bearing structure 5 (here by way of example a truss structure) of a sketchy WEA is involved.

Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All Features shown here can be individually as well be inventive in any combination with each other.

11
Lagergehäusebearing housing
22
Mehrpunkt-Aufnahme (hier Dreipunkt-Anbindung)More point shot (here three-point connection)
33
Vertikale Aufnahmevertical admission
44
Horizontale Aufnahmehorizontal admission
55
Tragende Struktursupporting structure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19814629 A1 [0002] - DE 19814629 A1 [0002]

Claims (8)

Lagerung einer Rotorwelle einer Windenergieanlage, wobei die eine tragende Struktur (5) aufweisende Windenergieanlage zur Lagerung der Rotorwelle ein Lagergehäuse (1) aufweist, – mit einer Anbindung des Lagergehäuses (1) an die tragende Struktur (5) der Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des Lagergehäuses (1) an die tragende Struktur (5) der Windenergieanlage eine Mehrpunkt-Aufnahme (2) aufweist, die aus mindestens drei Aufnahmen (3, 4) besteht.Bearing a rotor shaft of a wind turbine, wherein the one supporting structure ( 5 ) having a wind turbine for supporting the rotor shaft a bearing housing ( 1 ), - with a connection of the bearing housing ( 1 ) to the supporting structure ( 5 ) of the wind turbine, characterized in that the connection of the bearing housing ( 1 ) to the supporting structure ( 5 ) of the wind turbine a multipoint recording ( 2 ) consisting of at least three recordings ( 3 . 4 ) consists. Lagerung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Aufnahmen (3, 4) als Schraubflansche, odgl. ausgeführt ist.Bearing, according to claim 1, characterized in that at least one of the recordings ( 3 . 4 ) as screw flanges, or the like. is executed. Lagerung, nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (3, 4) in horizontaler und/oder vertikaler Richtung ausgerichtet sind.Bearing, according to claim 1 or claim 2, characterized in that the recordings ( 3 . 4 ) are aligned in the horizontal and / or vertical direction. Lagerung Lagergehäuse (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (1) ein lagerbildendes Mittel für die Rotorwelle aufweist.Storage Bearing housing ( 1 ), according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing housing ( 1 ) has a bearing forming means for the rotor shaft. Lagerung, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das lagerbildende Mittel ein Kugellager ist.Bearing, according to claim 4, characterized that the bearing-forming means is a ball bearing. Lagerung, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Struktur (5) der WEA mindestens teilweise ein Guss-Maschinenträger ist.Bearing, one of the preceding claims, characterized in that the supporting structure ( 5 ) of the WEA is at least partially a cast machine carrier. Lagerung, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Struktur (5) der WEA mindestens teilweise ein als Schweißkonstruktion ausgeführter Maschinenträger ist.Bearing, one of the preceding claims, characterized in that the supporting structure ( 5 ) of the WEA is at least partially a machine carrier designed as a welded construction. Lagerung, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Struktur (5) der WEA mindestens teilweise ein selbsttragendes Fachwerk ist.Bearing, one of the preceding claims, characterized in that the supporting structure ( 5 ) of the WEA is at least partially a self-supporting framework.
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