DE102009051859A1

DE102009051859A1 - Wälzlager zur Aufnahme großer Lasten und Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102009051859A1
Application number: DE102009051859A
Authority: DE
Inventors: Jürgen OETJEN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager zur Aufnahme großer Lasten, insbesondere für eine Windkraftanlage, aufweisend: zumindest einen Außenring, zumindest einen innerhalb des Außenrings angeordneten Innenring, eine Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind, wobei die Wälzkörper als Laufrollenlager ausgebildet sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Windkraftanlage mit einem solchen Wälzlager.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager zur Aufnahme großer Lasten, insbesondere für eine Windkraftanlage. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Windkraftanlage.
Obwohl für beliebige Wälzlageranwendungen einsetzbar, wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend mit Bezug auf eine Windkraftanlage näher erläutert.
Moderne Windkraftanlagen weisen eine Leistung von mehreren MW auf und müssen, um die Kräfte des Windes aufnehmen zu können und diese in elektrische Energie zu wandeln, entsprechend stabil dimensioniert werden. Bei den heutigen Windkraftanlagen erfolgt die Lagerung des Rotors typischerweise mit nur einem einzigen Wälzlager, einer so genannten Einlagerkonstruktion. Ein solches Wälzlager hat einen Außendurchmesser von über zwei Metern und weist ein Gewicht von über zwei Tonnen auf. Hier wirken enorme Kräfte auf die Lageranordnung und die darin angeordneten Wälzlager. Ein einzelner Wälzkörper eines derartigen Wälzlagers wiegt bisweilen über 20 kg. Die Herstellung eines Wälzlagers mit solchen Dimensionen und derart hohen Anforderungen ist nicht trivial und erfordert sehr hohe Anforderungen vor allem an die Fertigung der Wälzkörper und die benötigten Materialien.
In der DE 20 2004 007 831 U1 ist ein Wälzlager für eine Windkraftanlage beschrieben. Das Wälzlager dient dort zur drehbaren Lagerung eines ersten Maschinenteils relativ zu einem zweiten Maschinenteil und umfasst einen ersten Lagerring, einen zweiten Lagerring, mehrere Sätze von rollenförmig ausgebildeten Wälzkörpern, die zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring abrollen. Wenigstens einer der Lagerringe ist in Umfangsrichtung aus wenigstens drei Segmenten zusammengesetzt, wobei der zweite Lagerring einen Befestigungsflansch zum Befestigen des Lagerrings am zweiten Maschinenteil aufweist.
Nachteilig bei diesem Wälzlager und bei den bisher im Stand der Technik beschriebenen Wälzlagern ist aber, dass hier die Wälzkörper einstückig, also aus einem massiven Material gefertigt sind. Diese Wälzkörper müssen zuerst geschmiedet werden, dann gehärtet werden, eine hohe Maß- und Formtoleranz aufweisen, eine hohe Oberflächengüte aufweisen, usw. Aufgrund der großen Dimensionen dieser Wälzkörper für ein Wälzlager einer Windkraftanlage sind diese Herstellungsschritte sehr aufwändig und enorm kostenintensiv. Ferner ist das Gewicht dieser Wälzkörper sehr hoch und man benötigt sehr viel Material zur Herstellung, was die Kosten insbesondere vor dem Hintergrund steigender Rohstoffpreise zusätzlich in die Höhe treibt.
Im Hinblick auf wettbewerbsfähige Energiekosten des Energieträgers Windkraft gegenüber anderen Energieträgern, und insbesondere im Hinblick auf steigende Energie- und Rohstoffkosten, ist dies ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfach herzustellendes Wälzlager zur Aufnahme großer Lasten, insbesondere für die Verwendung in einer Windkraftanlage, zur Verfügung zu stellen.
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein Wälzlager zur Aufnahme großer Lasten, insbesondere für eine Windkraftanlage, mit zumindest einem Außenring, mit zumindest einem innerhalb des Außenrings angeordneten Innenring, mit einer Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind, wobei die Wälzkörper als Laufrollenlager ausgebildet sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, die massiven, aufwendig hergestellten Wälzkörper durch einfache Laufrollenlager zu ersetzen. Laufrollenlager lassen sich viel einfacher herstellen als Wälzkörper, da sie aus mehreren Teilen aufgebaut sind und somit leichter zu handhaben sind und sich einfacher bearbeiten lassen. Die Oberflächen der Laufrollenlager, die mit dem Innenring und/oder dem Außenring im Kontakt sind, sind deutlich kleiner. Daher wird der Aufwand für die Bearbeitung der Oberflächen signifikant reduziert. Da Laufrollenlager weitaus kostengünstiger herzustellen sind als massive Wälzkörper, ist es möglich, die Kosten und den Aufwand für die Herstellung eines groß dimensionierten Wälzlagers signifikant zu reduzieren. Des Weiteren lassen sich die Lieferzeiten für ein Wälzlager auf diese Weise verkürzen, da die Teile dieses Wälzlagers in Produktionsstätten hergestellt werden können, welche nicht für die Produktion von Wälzlagern für Windkraftanlagen vorgesehen waren. Ferner weisen die als Laufrollenlager ausgebildeten Wälzkörper ein weitaus geringeres Gewicht auf, als die bisher bekannten massiven Wälzkörper. Daher besitzt dieses Wälzlager eine geringere Trägheit als ein Wälzlager mit massiven Wälzkörpern, was in einer Erhöhung des Lagerwirkungsgrades resultiert. Auch lassen sich solche Laufrollenlager bei der Montage einfacher handhaben.
Ferner ist eine Windkraftanlage vorgesehen, mit einem Maschinengehäuse, welches auf einem Turm gelagert ist, mit einem Rotor, welcher eine Vielzahl von Rotorblättern aufweist, mit einem Generator, zur Erzeugung elektrischer Energie, mit einer Lageranordnung zur Lagerung des Rotors und/oder des Generators, wobei die Lageranordnung zumindest ein erfindungsgemäßes Wälzlager aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Laufrollenlager zumindest einen Außenring, zumindest einen Innenring und dazwischen angeordnete Wälzkörper auf. Durch diese Ausbildung der Laufrollenlager wird der Rollwiderstand des Wälzlagers erheblich verringert. Die Laufrollenlager können jedoch auch als Gleitlager ausgebildet sein. Dies würde die Kosten zur Herstellung des Wälzlagers weiter senken.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Laufrollenlager Wälzkörper in Form von Kugel und/oder Rollen und/oder Kegeln und/oder Nadeln auf. Die Form der Wälzkörper kann auf die Randbedingungen und die Belastungen des Wälzlagers angepasst werden. Dadurch kann dieses Wälzlager in verschiedenen Vorrichtungen mit unterschiedlichen Randbedingungen eingesetzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine als separates Teil ausgebildete Laufschiene am Innenring und/oder am Außenring angeordnet, auf welcher die Laufrollenlager abrollen. Die Laufschiene ist vorzugsweise aus einer Legierung mit Eisen, z. B. aus X46Cr12, ausgebildet.
Durch die Ausbildung einer Laufschiene entfällt die Ausbildung der Innenfläche des Außenrings und/oder des Innenrings als Lauffläche. Die Lagerringe des Wälzlagers bleiben ungehärtet. Somit können die Kosten für die Herstellung des Wälzlagers weiter gesenkt werden. Ferner wird durch eine geeignete Kontaktgeometrie der Rollwiderstand zwischen den Laufrollenlagern und dem Außenring und/oder dem Innenring reduziert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Laufschiene als Hohlwelle ausgebildet und die Außenringe der Laufrollenlager weisen eine halbkreisförmige Ausnehmung auf. Eine Hohlwelle kommt mit weniger Material aus und weist daher ein geringeres Gewicht als eine Vollwelle auf. Dadurch wird das Gesamtgewicht und damit die Herstellungskosten des Wälzlagers weiter verringert. Die Biegekräfte zum Rundbiegen der Hohlwelle werden im Vergleich zur Vollwelle deutlich reduziert. Die halbkreisförmige Ausnehmung des Außenrings der Laufrollenlager erhöht die Tragfähigkeit des Wälzlagers. Durch diese Ausbildung der Ausnehmung können die axialen und radialen Kräfte sehr gut von dem Wälzlager aufgenommen werden. Auch andere Formen der Ausnehmung des Außenrings des Laufrollenlagers, wie z. B. rechteckförmig, ovalförmig und/oder dreieckig, wären denkbar, wenngleich eine halbkreisförmige Ausnehmung besonders vorteilhaft ist. Dazu muss jedoch die Form der Laufschiene entsprechend angepasst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Laufschiene gehärtet und/oder spitzenlos geschliffen. Die Laufschiene ist beispielsweise induktiv gehärtet. Auch andere Verfahren zum Härten der Laufschiene können verwendet werden. Ferner ist die Laufschiene durch die Härtung widerstandsfähiger gegen Verschleiß und weist somit eine höhere Lebensdauer auf. Durch das spitzenlose Schleifen kann die Laufschiene sehr genau bearbeitet werden, sodass Ihre kreisförmige Form eine hohe Rundheitsgenauigkeit aufweist. Ferner erzielt man durch das spitzenlose Schleifen eine hohe Oberflächengüte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Laufschiene aus gebogenen Segmenten ausgebildet, sodass sie eine kreisförmige Laufschiene ergeben. Zwischen den Segmenten ist vorzugsweise ein Spalt von mindestens 5 mm vorhanden, um Wärmeausdehnungen zwischen den Segmenten zu berücksichtigen. Vorzugsweise verwendet man für eine komplette kreisförmige Laufschiene drei Segmente, welche jeweils zu etwa 120 Grad gebogen sind. Die Laufschiene kann jedoch auch aus mehr als drei Segmenten ausgebildet sein. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, sind die verschiedenen Segmente miteinander gekoppelt.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Außenring und/oder der Innenring ungehärtet. Üblicherweise werden die Laufflächen des Innenrings und/oder des Außenrings eines Wälzlagers einsatzgehärtet. Bei sehr groß dimensionierten Wälzlagern dauert dieser Prozess mehrere Tage und ist enorm aufwendig und kostenintensiv. Ferner haben die bisher verwendeten, aus härtbaren Stahl geschmiedeten Innenringe und Außenringe enorm lange Lieferzeiten, was ungünstig für den immer stärker wachsenden Bedarf an Wälzlagern für Windkraftanlagen ist. Sind der Außenring und/oder der Innenring ungehärtet ausgebildet, können andere, unhärtbare und damit kostengünstige Werkstoffe, wie z. B. Kugelgrafitguss, für den Außenring und/oder den Innenring verwendet werden. Dadurch kann der aufwendige und kostenintensive Härtungsprozess entfallen. Ferner kommt es durch das Entfallen eines Härtungsprozesses zu keinem Härteverzug des Außenrings und des Innenrings, was die Form- und Maßtoleranzen des Außenringes und des Innenrings beeinflussen könnte. Des Weiteren entfällt durch das Weglassen des Härtungsprozess ein aufwendiges Schleifen des Außenrings und/oder des Innenrings, da ein Feindrehen des Außenrings und/oder des Innenrings für die notwendigen Form- und Maßtoleranzen ausreichend ist. Des Weiteren kommt es durch das Fehlen eines Härtungsprozesses zu keiner Verzunderung der Oberflächen des Außenrings und/oder des Innenrings. Daher muss der Außenring und/oder der Innenring nicht aufwendig nachbearbeitet werden. Dies senkt zusätzliche die Kosten zur Herstellung dieses Wälzlagers. Auch muss der Außenring und/oder der Innenring nicht mehr geschmiedet werden, sondern kann kostengünstig in einem Gießverfahren hergestellt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Laufschiene eine Vielzahl von Laufschienen-Ausnehmungen und eine Vielzahl von Befestigungseinrichtungen auf, die die Laufschiene über die Laufschienen-Ausnehmungen an dem Innenring und/oder dem Außenring befestigen. Die Befestigungseinrichtungen können z. B. als Schrauben ausgebildet sein. Durch die Vielzahl an Befestigungseinrichtungen kann die Laufschiene sehr sicher und stabil an dem Außenring und/oder an dem Innenring befestigt werden. Die Laufschienen-Ausnehmungen, in welchen die Befestigungseinrichtungen angeordnet sind, können beispielsweise als Bohrungen ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Wälzlager als ein zweireihiges Wälzlager ausgebildet. Durch die zweireihige Ausbildung des Wälzlagers wird die Tragfähigkeit des Wälzlagers erhöht. Der Druckwinkel der beiden Reihen an Laufrollenlager kann zwischen 0 und 90 Grad, vorzugsweise zwischen 30 und 60 Grad, und insbesondere mit 45 Grad ausgebildet sein. Ein zweireihiges Wälzlager mit einem Druckwinkel von 45 Grad eignet sich hervorragend, um radiale Kräfte, axiale Kräfte und Momente aufnehmen zu können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Laufrollenlager in einer O-Anordnung in dem Wälzlager angeordnet. Durch die O-Anordnung entsteht ein größerer Lagerabstand der einzelnen Reihen der Laufrollenlager. Dadurch wird die Fähigkeit des Wälzlagers Momente aufzunehmen verbessert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein Laufrollenlager eine zentrale Laufrollenlager-Ausnehmung auf, in welcher ein Bolzen angeordnet ist, welcher mit einer Fixiereinrichtung versehen ist, die das Laufrollenlager mittels des Bolzens an dem Innenring und/oder dem Außenring fixiert. Der Bolzen kann beispielsweise als Kalottenbolzen ausgebildet sein. Der Bolzen kann in einer Presspassung in einer Ausnehmung des Außenring und/oder des Innenrings angeordnet werden. Die Fixiereinrichtung erstreckt sich durch den Bolzen und ist ebenfalls mit dem Innenring und/oder den Außenring gekoppelt. Mit der Fixiereinrichtung kann ferner das Spiel zwischen den Laufrollenlagern und der Laufschiene und/oder des Außenrings und/oder des Innenrings eingestellt werden. Dies ermöglicht den Ausgleich von Fertigungsfehlern an der Laufschiene, dem Außenring und/oder Innenring und der Laufrollenlager. Ferner ermöglicht eine genaue Einstellung des Spiels zwischen den Laufrollenlagern und der Laufschiene und/oder des Außenrings und/oder des Innenrings eine erhöhte Lebensdauer des Wälzlagers und ein ruhigeres und gleichmäßigeres Abrollen der Laufrollenlager auf der Laufschiene und/oder des Außenrings und/oder des Innenrings.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Innenring und/oder der Außenring in Umfangsrichtung zumindest eine erste Ausnehmung auf, in welcher die Laufrollenlager bezüglich des Innenrings bzw. des Außenrings ortsfest gelagert sind. Durch die ortsfeste Lagerung der Laufrollenlager in der ersten Ausnehmung werden die Laufrollenlager fest und in einer definierten Lage bezüglich des Außenrings und/oder des Innenrings gelagert. Dadurch kommt es zu keiner unerwünschten Verschiebung und/oder Verkippung der Laufrollenlager bezüglich der Laufschiene und/oder des Außenrings und/oder des Innringrings. Dies trägt dazu bei, dass das Laufrollenlager und somit das ganze Wälzlager sehr gut die auf das Wälzlager übertragenen Kräfte und Momente aufnehmen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Innenring bzw. der Außenring in Umfangsrichtung zumindest eine zweite Ausnehmung auf, welche gegenüber der in dem Innenring bzw. Außenring angeordneten ersten Ausnehmung angeordnet ist und in welcher die Laufschiene angeordnet ist.
Die zweite Ausnehmung kann beispielsweise bei einem einreihigen Wälzlager eine U-Form aufweisen. Durch diese U-Form wird die Laufschiene sicher und eindeutig bestimmt an dem Außenring bzw. dem Innenring befestigt. Ferner werden durch diese Ausbildung die auf die Laufschiene wirkenden Kräfte besser auf den Außenring bzw. den Innenring weitergeleitet. Dies verbessert den Kraftfluss in dem Wälzlager von dem Innenring auf den Außenring und umgekehrt. Bei einer zweireihigen Ausbildung des Wälzlagers kann die zweite Ausnehmung jeweils auf beiden Stirnseiten des Außenrings bzw. des Innenrings in einer L-Form ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Innenring und/oder der Außenring aus einer Legierung mit Eisen, vorzugsweise Gusseisen mit Kugelgrafit, ausgebildet. Gusseisen mit Kugelgraphit weist hervorragende mechanische Eigenschaften und eine gute Bearbeitbarkeit auf. Ferner ist Gusseisen mit Kugelgraphit kostengünstig in der Herstellung. Hochlegierte, härtbare Wälzlagerstähle sind damit vorzugsweise entbehrlich. Dadurch können die Kosten und Lieferzeiten für das Wälzlager erheblich gesenkt werden. Es ist jedoch auch möglich andere Materialen, wie z. B. Aluminium oder Kohlenfaserverbundwerkstoff, zur Herstellung des Außenrings und/oder des Innenrings, insbesondere bei klein dimensionierten Wälzlagern, zu verwenden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist am Innenring und/oder am Außenring eine Befestigungseinrichtung vorgesehen, über welche das Wälzlager an einem Bauteil, insbesondere dem Rotor einer Windkraftanlage, anbringbar ist. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise aus fünfzig in Umfangsrichtung des Innenrings und/oder des Außenrings nebeneinander angeordneten Gewindelöchern ausgebildet sein. Die Befestigungseinrichtung kann auch als eine formschlüssige, kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung ausgebildet sein. Dadurch, dass ein Bauteil direkt an den Innenring und/oder Außenring befestigt werden kann, wird ermöglicht, dass weitere Elemente zur Montage eines Bauteils an dem Wälzlager nicht benötigt werden. Dies spart zusätzlich Kosten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Innenring und/oder der Außenring in Radialrichtung zweiteilig ausgebildet. Durch die zweiteilige Ausbildung des Außenrings und/oder des Innenrings wird sowohl das Zusammenbauen des Wälzlagers als auch die Montage und Demontage des Wälzlagers in einer Windkraftanlage erheblich vereinfacht.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich – sofern sinnvoll – beliebig miteinander kombinieren.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Von den Figuren zeigen:
1 ein Halbschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager;
2 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Innenrings mit Laufrollenlagern;
3 ein Schnittbild eines Ausschnittes eines Segmentes der Laufschiene;
4 eine Draufsicht eines Segmentes der Laufschiene;
5 ein Schnittbild der Laufschiene;
6 eine erfindungsgemäße Windkraftanlage.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Merkmale – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt ein Halbschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1. Das Wälzlager 1 weist einen Außenring 2 und zwei Innenringe 3 auf. Zwischen dem Außenring 2 und den Innenringen 3 ist eine Vielzahl von Laufrollenlagern 4 angeordnet, welche als Wälzkörper dienen. Die Laufrollenlager 4 weisen einen Außenring 5, einen Innenring 6 und dazwischen angeordnete Wälzkörper 7 auf.
Die Laufrollenlager 4 sind in einer ersten Ausnehmung 17, welche jeweils in den beiden Innenringen 3 vorgesehen ist, angeordnet. Die Laufrollenlager 4 weisen in ihrer Mitte eine zentrale Laufrollenlager-Ausnehmung 14 auf. Durch diese zentrale Laufrollenlager-Ausnehmung 14 erstreckt sich ein Bolzen 15, welcher die Laufrollenlager 4 in den Innenringen 3 lagert. Der Bolzen 15 ist kraftschlüssig und/oder formschlüssig in den Ausnehmungen 25 der Innenringe 3 eingesetzt. Durch den Bolzen 15 erstreckt sich eine Fixiereinrichtung 16. Mit dieser Fixiereinrichtung 16 ist es möglich, das Spiel zwischen den Laufrollenlagern 4 und der Laufschiene 8 einzustellen.
Der Außenring 2 des Wälzlagers 1 weist an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine zweite Ausnehmung 18 auf, in welcher eine Laufschiene 8 angeordnet ist. Die Laufschienen 8 weisen jeweils eine Vielzahl von Laufschienen-Ausnehmungen 12 auf. Durch diese Laufschienen-Ausnehmungen 12 erstrecken sich Befestigungseinrichtungen 13. Diese Befestigungseinrichtungen 13 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Schrauben ausgebildet. Die Befestigungseinrichtungen 13 befestigen die Laufschienen 8 an dem Außenring 2 des Wälzlagers 1. Ferner dienen die Befestigungseinrichtungen 13 dazu, das Spiel zwischen den Außenringen 5 der Laufrollenlager 4 und der Laufschiene 8 einzustellen.
Die Laufschiene 8 ist als eine Hohlwelle ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Außenringe 5 der Laufrollenlager 4 weisen eine halbkreisförmige Ausnehmung 10 auf. Durch die halbkreisförmige Ausnehmung 10 der Außenringe 2 der Laufrollenlager 4 werden die Laufrollenlager 4 sicher und in einer definierten Lage auf den Laufschienen 8 geführt.
Die beiden Reihen von Laufrollenlager 4 haben einen Druckwinkel von 45 Grad und sind spiegelsymmetrisch zur Mittellinie 26 angeordnet. Dadurch kann dieses Wälzlager 1 hervorragend axiale Kräfte, radiale Kräfte und Momente aufnehmen. Daher eignet sich dieses Wälzlager 1 auch als Einlagerkonstruktion für eine Windkraftanlage 20.
Der Außenring 2 des Wälzlagers 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Befestigungseinrichtung 19 auf, an der ein Maschinenteil einer Windkraftanlage 20, z. B. ein Rotor 23, befestigt werden kann.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes eines Innenrings 3 mit Laufrollenlagern 4. Die Blickrichtung Z ist in 1 dargestellt. Die Laufrollenlager 4 sind in gleichen Abständen in einer ersten Ausnehmung 17 des Innenrings 3 angeordneten, welche durchgängig in Umfangsrichtung des Innenrings 3 ausgebildet ist. Das Laufrollenlager 4 ist mittels eines Bolzens 15 in einer Ausnehmung 25 des Innrings 3 gelagert. Ferner ist die Fixiereinrichtung 16 dargestellt. Die Fixiereinrichtung 16 dient dazu, das Spiel zwischen den Laufrollenlager 4 und der Laufschiene 8 einzustellen.
3 zeigt ein Schnittbild eines Ausschnittes eines Segments 11 der Laufschiene 8. Das Segment 11 liegt als handelsübliche gerade Hohlwelle vor. Das Segment 11 ist induktiv gehärtet. Ferner ist das Segment 11 mit einer Vielzahl von Laufschienen-Ausnehmungen 12 versehen, durch welche sich die Befestigungseinrichtungen 13 erstrecken können. Nach dem Einbringen der Laufschienen-Ausnehmungen 12 wird das Segment spitzenlos geschliffen. Dadurch können sehr hohe Rundheitsgenauigkeiten erzielt werden. In einem weiteren Bearbeitungsschritt wird das Segment 11 rund gebogen.
4 zeigt eine Draufsicht eines Segmentes 11 der Laufschiene 8. Das rund gebogene kreisbogenförmige Segment 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Mittelpunktswinkel von etwa a1 = 120 Grad auf. Durch die Anordnung von drei solcher Segmente 11 entsteht eine kreisförmige Laufschiene 8.
5 zeigt ein Schnittbild einer Laufschiene 8. Die Schnittachse A-A ist in 4 dargestellt. Die Laufschiene 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt auf. Durch die Mitte der Laufschiene 8 verläuft eine Laufschienen-Ausnehmung 12, durch welche sich eine Befestigungseinrichtung 13 erstrecken kann.
6 zeigt eine erfindungsgemäße Windkraftanlage 20. Die Windkraftanlage 20 weist ein Maschinengehäuse 21 auf, das auf einem Turm 22 gelagert ist. In dem Maschinengehäuse 21 ist eine Lageranordnung vorgesehen. Die Lageranordnung lagert einen Rotor 23 und einen Generator 24. In der Lageranordnung ist zumindest ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1 angeordnet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Beispielsweise ist die Verwendung dieses Wälzlagers nicht auf eine Windkraftanlage beschränkt. Dieses Wälzlager lässt sich auch in anderen Vorrichtungen, z. B. in einer Tunnelbohrmaschine, zur drehbaren Lagerung von Maschinenteilen verwenden.
Auch ist das Material der Laufrollenlager nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. Die Wälzkörper der Laufrollenlager können z. B. aus Keramik oder der Laufrollenlagerkäfig aus Kunststoff ausgebildet sein.
Ein Segment 11 ist von einem benachbarten Segment (nicht dargestellt) über einen Spalt getrennt, der der Wärmeausdehnung der Segmente 11 im Betrieb Rechnung trägt. Dieser Spalt entspricht typischerweise einem Spaltwinkel von a2 = 2°.
Das Segment 11 besteht im vorliegenden Fall aus 30 Einzelsegmenten 11a, wobei jedes dieser Einzelsegmente 11a eine Länge aufweist, die einem Einzelsegmentwinkel von a3 = 4° entspricht. Insgesamt weist ein Segment 11 damit ohne die Spalte 11b einen Winkel von a4 = 116° auf.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Außenring
3: Innenring
4: Laufrollenlager
5: Laufrollenlager-Außenring
6: Laufrollenlager-Innenring
7: Laufrollenlager-Wälzkörper
8: Laufschiene
9: Hohlwelle
10: halbkreisförmige Ausnehmung
10a: Einzelsegment
10b: Spalt
11: Segment
12: Laufschienen-Ausnehmungen
13: Befestigungseinrichtung
14: Laufrollenlager-Ausnehmung
15: Bolzen
16: Fixiereinrichtung
17: erste Ausnehmung
18: zweite Ausnehmung
19: Befestigungseinrichtung, Gewindeeinsatz
20: Windkraftanlage
21: Maschinengehäuse
22: Turm
23: Rotor
24: Generator
25: Ausnehmung Innenring
26: Mittellinie
Z: Blickrichtung
A-A: Schnittachse
a1–a4: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202004007831 U1 [0004]

Claims

Wälzlager (1) zur Aufnahme großer Lasten, insbesondere für eine Windkraftanlage (20), mit zumindest einem Außenring (2), mit zumindest einem innerhalb des Außenrings (2) angeordneten Innenring (3), mit einer Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Außenring (2) und dem Innenring (3) angeordnet sind, wobei die Wälzkörper als Laufrollenlager (4) ausgebildet sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laufrollenlager (4) zumindest einen Außenring (5), zumindest einen Innenring (6) und eine Vielzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper (7), insbesondere in Form von Kugeln, Rollen, Kegeln und/oder Nadeln, aufweist.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine als separates Teil ausgebildete Laufschiene (8) am Außenring (2) und/oder am Innenring (3) angeordnet ist, auf welcher die Laufrollenlager (4) abrollen.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschiene (8) als Hohlwelle (9) ausgebildet ist und die Außenringe (5) des Laufrollenlagers (4) eine halbkreisförmige Ausnehmung (10) aufweisen.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschiene (8) gehärtet und/oder spitzenlos geschliffen ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschiene (8) eine Vielzahl von Laufschienen-Ausnehmungen (12) und eine Vielzahl von Befestigungseinrichtungen (13) aufweist, die die Laufschiene (8) über die Laufschienen-Ausnehmungen (12) an dem Außenring (2) und/oder dem Innenring (3) befestigen.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) und/oder der Innenring ungehärtet sind.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) als ein zweireihiges Wälzlager (1) ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laufrollenlager (4) eine zentrale Laufrollenlager-Ausnehmung (14) aufweist, in welcher ein Bolzen (15) angeordnet ist, welcher mit einer Fixiereinrichtung (16) versehen ist, die das Laufrollenlager (4) mittels des Bolzens (15) an dem Außenring (2) und/oder dem Innenring (3) fixiert.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) und/oder der Innenring (3) in Umfangsrichtung zumindest eine erste Ausnehmung (17) aufweist, in welcher die Laufrollenlager (4) bezüglich des Außenrings (2) bzw. des Innenrings (3) ortsfest gelagert sind.
Wälzlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) bzw. der Innenring (3) in Umfangsrichtung zumindest eine zweite Ausnehmung (18) aufweist, welche gegenüber der in dem Außenring (2) bzw. Innenring (3) angeordneten ersten Ausnehmung (17) angeordnet ist und in welcher die Laufschiene (8) angeordnet ist.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) und/oder der Innenring (3) aus einer Legierung mit Eisen, vorzugsweise Gusseisen mit Kugelgrafit, ausgebildet sind.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenring (2) und/oder am Innenring (3) eine Befestigungseinrichtung (19) vorgesehen ist, über welche das Wälzlager (1) an einem Bauteil, insbesondere einem Rotor (23) einer Windkraftanlage (21), anbringbar ist.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) und/oder der Innenring (3) bezogen auf eine Radialrichtung des Laufrollenlagers zweiteilig ausgebildet ist.
Windkraftanlage (20), mit einem Maschinengehäuse (21), welches auf einem Turm (22) gelagert ist, mit einem Rotor (23), welcher eine Vielzahl von Rotorblättern aufweist, mit einem Generator (24), zur Erzeugung elektrischer Energie, mit einem Rotorlager zur Lagerung des Rotors (23) und/oder des Generators (24), wobei das Rotorlager zumindest ein Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1–14 aufweist.