DE102012004329B4

DE102012004329B4 - Anordnung zur Lagerung von gegeneinander verdrehbaren Teilen einer Energieanlage

Info

Publication number: DE102012004329B4
Application number: DE102012004329.5A
Authority: DE
Inventors: Erich Russ; Hubertus Frank; Volker Dietz
Original assignee: IMO Holding GmbH
Current assignee: IMO Holding GmbH
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2021-04-15
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: DE102012004329A1

Abstract

Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage, mit mindestens zwei zueinander konzentrisch angeordneten Lager- oder Anschlusselementen (2, 3),wobei sich an mindestens zwei Abschnitten (5, 6) der Wälzlageranordnung (26) zueinander konzentrische Anschlusselemente (2, 3) in radialer Richtung zumindest teilweise überlappen,wobei die Wälzlageranordnung (26) orientiert ist zwischen Anschlussflächen (15, 16) mindestens zweier gegeneinander verdrehbarer Anlagenteile,wobei unter Ausprägung mindestens eines Lagerspaltes (4) zwischen benachbarten Lager- oder Anschlusselementen (2, 3) mindestens zwei dieser Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) um eine gedachte, zu einer Ringebene etwa lotrechte, Achse im Zentrum der Wälzlageranordnung (26) gegeneinander verdrehbar sind,wobei jeweils im Bereich des Lagerspaltes (4) wenigstens zwei Reihen von Wälzkörpern (17, 18) vorgesehen sind, wobeia) mehrere Laufbahnen (19,20) für Wälzkörper (17,18) in radial überlappenden Abschnitten (5,6) angeordnet sind, derart, dass der Tragwinkel, den eine Verbindungslinie zwischen den Zentren der Berührungspunkte eines Wälzkörpers (17,18) mit dessen beiden Laufbahnen gegenüber der Ringebene einschließt, größer oder gleich 45° ist,b) und mindestens eine weitere Gleitelementereihe zur Lagerung vorrangig radial wirkender Kraftanteile gegeben ist,wobei mindestens eines der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) wenigstens eine umlaufende Vertiefung (28) aufweist, in welcher die Gleitelementereihe eingebracht ist, wobei die Gleitelementereihe zumindest ein Gleitelement (27) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassin mindestens einen der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) ein Laufkörper (29) eingearbeitet ist, welcher das mindestens eine Gleitelement (27) benachbart, wobeiauf der korrespondierenden Seite der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente (2 ,3) das zumindest eine Gleitelement (27) durch mindestens ein in einer Vertiefung (28) vorhandenes elastischen Element (30) radial gestützt oder aufgenommen wird.

Description

Die Erfindung ist durch den Hauptanspruch definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche definiert.
Eine Wälzlageranordnung, vorzugsweise ein Großwälzlager mit einem Durchmesser von 0,5 m oder mehr zur Lagerung von Teilen einer Windkraftanlage, insbesondere als Blattlager einer Windkraftanlage, hat wenigstens zwei konzentrisch zueinander sowie zumindest bereichsweise ineinander angeordneten, ringförmigen, gegeneinander verdrehbaren Elemente zum Anschluss an gegeneinander verdrehbaren Teilen der Windkraftanlage, wobei zwei gegeneinander verdrehbare Anschlusselemente durch einen Spalt voneinander getrennt sind und einander in radialer Richtung ganz oder teilweise überlappen, wobei ferner im Bereich eines Spaltes in radial überlappenden Bereichen der ringförmigen Anschlusselemente wenigstens zwei Reihen von Wälzkörpem vorgesehen sind, welche jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen abrollen.
Im Stand der Technik sind Großwälzlager bekannt mit zwei axial gegeneinander versetzten Reihen von Wälzkörpern mit einem Tragwinkel von 45° oder mehr, und mit einer weiteren, axial dazwischen angeordneten Reihe von Wälzkörpern mit einem Tragwinkel von weniger als 45°. Eine solche Anordnung erweist sich in der Praxis zwar als sehr stabil; jedoch ist die Montage eines Wälzlagers mit insgesamt wenigstens drei Reihen von Wälzkörpern nicht unproblematisch. Dies betrifft nicht nur den Aufwand für das Einfüllen der Wälzkörper, sondern insbesondere auch die Anforderungen an die Präzision der Bearbeitung der dafür notwendigen, üblicherweise direkt in die Anschlusselemente eingearbeiteten Laufbahnen.
Anordnungen zur Lagerung von gegeneinander verdrehbaren Teilen für den Einsatz in Blattlagern von Windkraft- oder Windenergieanlagen nach derzeitigem Stand der Technik sind beispielsweise in den Patentdokumenten EP 1266137 B1 sowie EP 2382146 A1 sowie EP 2372149 A1 sowie EP 2087249 B1 beschrieben.
Eine weitere Wälzlageranordnung für Windenergieanlagen wird durch das Dokument US 2011/0115233 A1 offenbart. Ferner offenbaren auch die Dokumente WO 2010 / 009 793 A1 , US 2009 / 0 175 724 A1 und JP H09 - 317 762 A Wälzlageranordnungen.
Obgleich die dort beschriebenen Anordnungen zur Lagerung von gegeneinander verdrehbaren Teilen für den Einsatz in Blattlagern von Windkraft- oder Windenergieanlagen nach derzeitigem Stand der Technik die technische Aufgabe grundsätzlich erfüllen, existiert Verbesserungsbedarf vor Allem hinsichtlich Erhöhung der Lebensdauer von insbesondere als Blattlager eingesetzten Anordnungen zur Lagerung von gegeneinander verdrehbaren Teilen für den Einsatz in Blattlagern von Windkraft- oder Windenergieanlagen. Ebenso ist Bedarf gegeben, Wälzlager zu erschaffen, welche eine noch geringere Spaltaufweitung ermöglichen. Insbesondere kommt dabei der vorteilhaften Weiterbildung des radialen Lastabtrags große Beachtung zu.
(Die nachfolgend genannten Begriffe Windkraftanlage und Windenergieanlage sind als gleichbedeutend zu betrachten).
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das Problem, eine gattungsgemäße Wälzlageranordnung derart weiterzubilden, dass ohne Verschlechterung der Stabilitätseigenschaften der Montageaufwand so weit als möglich reduziert wird.
Die Lösung dieses Problems gelingt zum Einen dadurch, dass beide Anschlussringe frei von eingearbeiteten Laufbahnen für ein radiales Wälzlager sind.
Solchenfalls entfällt bei der Montage ein Arbeitsschritt, nämlich das Einarbeiten einer Laufbahn für ein radiales Wälzlager in eine Spaltfläche. Sofern dennoch ein Wälzlager mit einem überwiegend radialen Tragwinkel vorgesehen werden soll, so können die Laufbahnen dafür nötigenfalls in Form von vorgefertigten Lagerschalen oder von Laufdrähten eingesetzt werden.
Die Wälzlageranordnung zur Lagerung von gegeneinander verdrehbaren Teilen einer Energieanlage ist überdies insbesondere als Wälzlageranordnung für den Einsatz in großen Windkraftanlagen, größer oder gleich 2 MW, oder bei Einsatz als Wälzlagern mit einem Durchmesser von 0,5 m oder mehr, besonders vorteilhaft, da durch die Wälzlageranordnung größere Lasten aufnehmbar sind und die resultierende Aufweitung der Wälzkörper- oder Lagerringe geringer ausfällt. Der Abtrag der radialen Lasten wird somit verbessert.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass die radiale Überlappung zweier Anschlusselemente gleich oder größer ist als der Radius eines in dem radial überlappenden Bereich abrollenden Wälzkörpers. Dies erlaubt es, die Wälzlageranordnung dahingehend weiterzubilden, dass sich jede in ein Anschlusselement eingearbeitete Laufbahn zumindest teilweise in einen radial überlappenden Bereich beider an den betreffenden Spalt angrenzenden Anschlusselemente erstreckt, insbesondere entlang einer radialen Erstreckung von der Größe des Radius des betreffenden Wälzkörpers oder mehr. Diese Maßnahme erlaubt den betroffenen Wälzkörpern, überwiegend axial wirkende Belastungen, nämlich Axialkräfte und Kippmomente, zu übertragen, was gerade bei langgestreckten Anschlusskonstruktionen wie Rotorblätter von Windkraftanlagen, aber auch Krantürme od. dgl., von Vorteil ist.
Weitere Vorteile ergeben sich daraus, dass sich jede querschnittlich konkave Laufbahn aller Wälzkörperreihen zumindest teilweise in einen radial überlappenden Bereich beider an den betreffenden Spalt angrenzenden Anschlusselemente erstreckt, insbesondere entlang einer radialen Erstreckung von der Größe des Radius des betreffenden Wälzkörpers oder mehr. Derartige Laufbahnen sind für kugelförmige Wälzkörper konzipiert. Dieselben sind im Hinblick auf die Schmiereigenschaften unproblematischer als bspw. Rollen, bei welchen der Schmierfilm leichter reißt.
In radial einander nicht überlappenden Bereichen eines Spaltes zwischen zwei Anschlusselementen kann in einer Variante keine querschnittlich konkav gewölbte Laufbahn für daran abrollende Wälzkörper in ein Anschlusselement eingearbeitet sein. Dort werden zumeist eher radiale Belastungen zu übertragen sein, welche im Allgemeinen geringer sind, so dass der herstellungstechnisch aufwändige Vorgang des Einarbeitens von konkaven Laufbahnen, insbesondere der zumeist notwendigen und mit Aufwand verbundene Härteprozess einer Radiallaufbahn, nicht erforderlich ist. Wesentlich einfacher hingegen ist beispielsweise das Herstellen einer radialen Nut, in welcher eine oder mehrere Gleit- oder Wälzkörperreihen laufen, ohne dass Flächen dieser radialen Nut aufwendig gehärtet werden müssen.
Ähnliche Vorteile lassen sich dadurch erzielen, dass in einem Abschnitt eines Spaltes zwischen zwei Reihen von Wälzkörpern, welche innerhalb des betreffenden Spaltes jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen abrollen, keine querschnittlich konkav gewölbte Laufbahn für daran abrollende Wälzkörper vorgesehen ist.
In einem Abschnitt eines Spaltes zwischen zwei Reihen von Wälzkörpern, welche innerhalb des betreffenden Spaltes jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen abrollen, kann beispielsweise ein Wälzlager mit mehreren, querschnittlich konvexen Laufbahndrähten vorgesehen sein. Solche Wälzlager haben zwar mangels eines Schmiegebereichs im Allgemeinen eine geringere Tragkraft als solche mit einem ausgeprägten Schmiegebereich; infolge der geringeren Belastungen ist dies jedoch tolerierbar.
In einem Abschnitt eines Spaltes zwischen zwei Reihen von Wälzkörpern, welche innerhalb des betreffenden Spaltes jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen abrollen, kann ein Gleitlager vorgesehen sein. Gleitlager haben einen weitaus einfacheren Aufbau als Wälzlager und vereinfachen daher die Montage nicht unerheblich. Andererseits ist die erhöhte Reibung bei vielen Anwendungsfällen mit mäßigen axialen Belastungen und/oder mit niedrigen Drehzahlen nur von untergeordneter Bedeutung.
In einem Abschnitt eines Spaltes zwischen zwei Reihen von Wälzkörpern, welche innerhalb des betreffenden Spaltes jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen abrollen, können Wälz- oder Gleitlager, die einen Tragwinkel von 30° oder weniger aufweisen, vorzugsweise einen Tragwinkel von 20° oder weniger, insbesondere einen Tragwinkel von 10° oder weniger, angeordnet sein. Solche reinen Radiallager sind gegenüber axialen Belastungen unempfindlich und haben daher keinen negativen Einfluss auf die Betriebsdauer der gesamten Lageranordnung.
Eine Wälzlageranordnung, vorzugsweise Großwälzlager mit einem Durchmesser von 0,5 m oder mehr, zur Lagerung von Teilen einer Windkraftanlage, kann insbesondere als Blattlager einer Windkraftanlage, mit wenigstens zwei konzentrisch zueinander sowie zumindest bereichsweise ineinander angeordneten, ringförmigen, gegeneinander verdrehbaren Elementen zum Anschluss an gegeneinander verdrehbaren Teilen der Windkraftanlage ausgebildet sein, wobei zwei gegeneinander verdrehbare Anschlusselemente durch einen Spalt voneinander getrennt sind und einander in radialer Richtung ganz oder teilweise überlappen, wobei ferner im Bereich eines Spaltes in radial überlappenden Bereichen der ringförmigen Anschlusselemente wenigstens zwei Reihen von Wälzkörpern vorgesehen sind, welche jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen abrollen, und wobei beide Anschlussringe frei von eingearbeiteten Laufbahnen für ein radiales Wälzlager sind.
Die Wälzkörperanordnung ist dabei im Prinzip auch ausgestaltet als eine ringförmige Baugruppe mit einem Mittelpunkt, dem sogenannten (Kreis-) Mittelpunkt der Wälzkörperanordnung, welcher gleichermaßen die Rotationsachse der durch die Wälzkörperanordnung verdrehbaren Lagerringe darstellt. Die Laufbahnen, in welchen die Wälzkörper befindlich sind, haben stets definierten
Abstand von diesem (Kreis-)Mittelpunkt oder dieser Rotationsachse. Die Wälzkörper zweier unterschiedlicher Laufbahnen können zueinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen, während die Wälzkörper, insbesondere auch die rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper innerhalb derselben Laufbahn in der Regel stets gleiche Durchmesser und vorzugsweise gleiche Formgebung aufweisen.
In dieser Wälzkörperanordnung können eine oder mehrere Laufbahnen für Wälzkörper angeordnet sein, und zwar in radial überlappenden Abschnitten derart, dass der Tragwinkel, den die Verbindungslinie zwischen den Zentren der Berührungspunkte eines Wälzkörpers mit dessen beiden Laufbahnen gegenüber der Ringebene einschließt, größer oder gleich 45° ist. Ferner kann die Wälzlageranordnung eine oder mehrere weitere Wälz- oder Gleitkörperreihe(n) zur Lagerung vorrangig radial wirkender Kraftanteile umfassen, wobei diese eine oder mehrere weitere Wälz- oder Gleitkörperreihe keine eingearbeiteten Laufbahnen im herkömmlichen Sinne (vgl. hauptsächlich axial wirkende Wälzkörper 17, 18) aufweisen, sondern ohne Verwendung von gehärteten Laufbahnen gelagert sind, sodass vorzugsweise mindestens eine Wälzkörperreihe mit einem Tragwinkel von 45° oder weniger, vorzugsweise von gar 25° oder weniger, insbesondere näherungsweise exakt 0°, gegebenenfalls auch als mindestens eine drahtgelagerte Wälzkörperreihe hier eingesetzt werden kann.
Diese weitere(n) Wälz- oder Gleitkörperreihe(n) können als Gleitlager- oder Gleitelementereihe ausgeführt sein, welche vorrangig für die Lagerung radial wirkender Kraftanteile zuständig ist/ sind. Diese weitere(n) Wälz- oder Gleitkörperreihe(n) können in einer umlaufenden nutförmige Vertiefung eingebracht sein, welche entweder im äußeren Ring oder im dazu korrespondierenden Ring ausgeführt ist. Diese nutförmige Vertiefung ist in der Regel kreisförmig umlaufend, ähnlich einer Einstichnut, ausgeführt. Je nach Erfordernis kann der Boden dieser nutförmigen Vertiefung beziehungsweise dieses Einstichs gekrümmt ausgeführt sein. Es hat sich in besonderen Fällen als vorteilhaft erwiesen, wenn dieser Boden querschnittlich konvex ausgeführt ist.
In mindestens einer derartigen umlaufenden Vertiefung wird beispielsweise ein Gleitring und/ oder ein Gleitelement geführt. In mindestens einer dieser umlaufenden Vertiefung können beispielsweise auch ein oder mehrere Laufbahndrähte geführt werden, welche wiederum selbst eine radiale Wälzköperreihe, beispielsweise eine Kugelreihe, lagern. Dies geschieht dann ebenfalls nicht konventionell über eingearbeitete Laufbahnen, sondern indem mehrere, insbesondere vier, lagernde Laufbahndrähte in den Ecken einer quadratischen Aussparung der zu liegen kommen, in deren Mitte sich das Wälzlager (die Kugelreihe) befindet.
In mindestens einem der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente ist ein Laufkörper eingearbeitet, welcher mindestens ein etwa in dem Spalt positioniertes Gleitelement benachbart. Dabei wird auf der korrespondierenden Seite des gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselementes das soeben genannte Gleitelement durch mindestens ein auf der Gegenseite und in einer anderen Vertiefung vorhandenes elastischen Element radial gestützt oder aufgenommen
Um positive Lagerungseigenschaften in vorwiegend radialer Richtung zu bewirken braucht jenes elastische Element nur geringfügig elastischer zu sein als das umgebende Material des Lager- und Anschlusselementes oder des Gleitelementes.
In einer alternativen Ausführung einer Wälzlageranordnung ist der Laufkörper und/ oder das auf der Gegenseite vorhandene Element härter als umgebendes Material des jeweiligen Lager- und Anschlusselementes. Es lässt sich sogar vorstellen, dass dabei beide Teile (Laufkörper und elastisches Element) von nahezu gleicher Härte sind, während das zwischen diesen beiden Teilen laufende Gleitelement ebenfalls eine andere Härte aufweist als das umgebende Material des Lager- und Anschlusselementes, jedoch ebenso von der Härte der beiden Teile (Laufkörper und elastisches Element) verschieden ist.
Die primär axial lastabtragenden Wälzkörper können vornehmlich als kugel- und/ oder zylinder- und/ oder rollen- und/ oder tonnenförmige Elemente ausgeführt sein. Diese übernehmen vornehmlich die Lagerung axial wirkender Kraftanteile. Hingegen wird die Lagerung vorrangig radial wirkender Kraftanteile beispielsweise durch dynamische Gleitreibung der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente in radialer Richtung bewirkt. Dies kann so geschehen, indem einander berührende Lager- oder Anschlusselemente zumindest zeitweise in Reibung mit im Lagerspalt angeordneten Messingelementen und Wälzlagerstahl oder/ oder Kunststoffelementen und Wälzlagerstahl (beispielsweise 100Cr6) versetzt werden.
Diesen im Lagerspalt angeordneten Wälz- oder Gleitlagerreihen werden hauptsächlich aus Ringen oder Elementen bestehen, etwa aus Messing, Wälzlagerstahl, 100Cr6, Kunststoff, oder auch aus einem anderen ziehhartem Material, gegebenenfalls aus einem Material mit Notlaufeigenschaften oder einem Materialverbund mit Notlaufeigenschaften. Die Härte dieser Materialien mag in der Regel zwar geringer sein als die Härte der primär axial lastabtragenden Wälzkörper, jedoch können auch die hauptsächlich in radialer Richtung lastabtragenden Elemente der Wälz- oder Gleitlagerreihe(n) Härten von bis zu, alternativ etwas höher als, 50 HRC erreichen.
Während des Betriebs der Wälzlageranordnung und während der Lagerung der vorrangig radial wirkenden Kraftanteile können sich die inneren und die äußeren Anschlusselemente einander zumindest zeitweise berühren können. Es können dabei dynamische Reibmomente auftreten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn Lastspitzen in radialer Richtung wirken, welche die gegeneinander verdrehbaren Teile der Wälzlageranordnung aufeinander zu bewegen, sodass sich der Spalt, zumindest zeitweise oder kurzzeitig, verengt oder sich die Breite dieses Lagerspaltes zeitweise auf den Wert Null reduziert.
Weiterhin als positiv hat sich herausgestellt, wenn die in die Wälz- oder Gleitlagerreihen eingebrachten Gleiteinlagen oder Gleitelemente oder Gleitringe oder Ringsegmente speziell behandelt sind, so dass insbesondere deren Gleitreibungskoeffizienten gehemmt oder verstärkt werden.
Um dies zu erreichen hat sich ein verstärkender Materialüberzug oder eine Beschichtung des oder der Elemente - oder des oder deren Anlaufflächen als besonders vorteilhaft herausgestellt. Ein die Gleitreibung verändernder Materialüberzug kann alternativ auf mindestens einen der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente angebracht sein. In der Praxis kann dies eine Beschichtung darstellen.
Auch andere die Oberflächeneigenschaften verändernde Verfahren sind hier denkbar, beispielsweise das Gasnitrocarburieren (ein thermochemisches Verfahren zum Anreichern der Randschicht eines Werkstückes mit Stickstoff und Kohlenstoff. Somit entsteht eine Nitrierschicht, bestehend aus Verbindungsschicht und Diffusionsschicht. Im Gegensatz dazu wird beim Nitrieren lediglich Stickstoff eingelagert). Den Sinn der oben genannten Oberflächenveränderung weiterführend ist es denkbar, dass die in die Wälz- oder Gleitlagerreihen eingebrachten Gleiteinlagen oder Gleitelemente oder Gleitringe oder Ringsegmente beispielsweise gehärtet, vergütet, nitriert, boriert, brüniert, einsatzgehärtet oder gasnitriert werden.
Die Wälzlageranordnung kann neben den hauptsächlich axial wirkenden Wälzlagerreihen beispielsweise eine Gleitlager- oder Gleitelementereihe oder eine oder mehrere Drahtwälzlagerreihen aufweisen, welche sich je sich ringförmig um den (Kreis-)Mittelpunkt der Wälzkörperanordnung erstreckt/ erstrecken, insbesondere als geschlossener Ring mit dem Zweck des Abtrags hauptsächlich radial wirkender Lasten oder Lastmomente. Alternativ kann diese radiale Reihe als geschlossener Ring aus aneinander gelegten oder ineinander gefügten Einzelsegmenten bestehen. Dabei spielt die Positionierung dieser hauptsächlich radial wirkenden Gleitlager- oder Gleitelementereihe oder Drahtwälzlagerreihe eine wichtige Rolle: Entweder kann diese radiale Reihe in axialer Richtung zwischen mehreren Reihen der hauptsächlich axial wirkenden Wälzkörperreihen in den Spalt eingebracht sein, alternativ auch oberhalb und/ oder unterhalb der mindestens einen Reihe von hauptsächlich axial wirkenden Wälzkörpern in den Lagerspalt eingebracht sein. Ferner ist es möglich, dass diese radiale Reihe als ein oberer Wälz- oder Gleitkörperring und ein unterer Wälz- oder Gleitkörperring in die Wälzlageranordnung eingebaut ist, und/ oder alternativ als ein mittig liegender Wälz- oder Gleitkörperring eingebaut ist. Mehrere solcher radialen Wälz- oder Gleitkörperreihen können sogar in axialer Richtung zwischen den Wälzkörpern in den Spalt eingebracht sein.
Mindestens eine der mehreren primär axial lastabtragenden Wälzkörperreihen können in radial überlappenden Abschnitten ausgestaltet sein, sodass der Tragwinkel, den die Verbindungslinie zwischen dem Zentrum der Berührungspunkte eines jeden kugelförmigen Wälzkörpers mit dessen Laufbahn gegenüber der Ringebene einschließt, größer oder gleich 45° ist, vorzugsweise größer ist als 70°, insbesondere größer ist als 85°.
Alternativ können mehrere direkt oder indirekt benachbarte rollen- oder tonnenförmige Wälzkörper in mindestens einer solchen Laufbahn abrollen, gegebenenfalls durch Wälzkörperkäfig-Teile oder Wälzkörperkäfig-Distanzstücke voneinander beabstandet, wobei die gedachten Verlängerungen mehrerer Rotations- oder Symmetrieachsen dieser rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper sich an einem gemeinsamen Ort, beispielsweise im (Kreis-)Mittelpunkt der Wälzkörperanordnung schneiden. Mindestens eine der Laufbahnen kann in radial überlappenden Abschnitten zur Aufnahme rollen- oder tonnenförmiger Wälzkörper so ausgestaltet sein, dass der Tragwinkel, den die kürzeste Verbindungslinie zwischen dem Zentrum der Berührungspunkte eines jeden rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörpers mit dessen Laufbahn gegenüber der Ringebene einschließt, größer ist als 80°, insbesondere nahezu 90° beträgt.
Werden rollen- oder tonnenförmige Wälzkörper in einer oder in mehreren Laufbahnen eingesetzt, etwa so dass diese Wälzkörper In der Lage sind überwiegend auf ihrer Mantelfläche in der Laufbahn (insbesondere in- oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn) abzurollen, so weisen diese rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper dabei vorzugsweise abgerundete Übergangsbereiche zwischen deren Mantelfläche und Stirnseiten auf.
Diesem Gedanken folgend ist es sinnvoll, wenn diese Stirnseiten der rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper nahezu keine oder keine nahezu radialen Lastkomponenten einer im Betrieb befindlichen Wälzlageranordnung abtragen und die Mantelflächen hauptsächlich nahezu axiale Lastkomponenten abtragen.
Die Mantelfläche eines oder mehrerer der in der mindestens einen Laufbahn abrollenden rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper kann einen Radius oder eine Krümmung aufweisen, sodass der jeweilige rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper eine mindestens einseitige konvexe Krümmung der Mantelfläche gegenüber seiner eigenen Symmetrie- oder Rotationsachse ausbildet. Ein gutes Zusammenspiel zwischen einem solchen rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper und seiner Laufbahn ergibt sich insbesondere, wenn die Geometrie dieser zugehörigen Laufbahn einen ähnlich stark geformten Radius / Krümmung wie die Mantelfläche aufweist, sodass die Kontur der Mantelfläche des jeweiligen rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörpers und die Laufbahnkontur der zugehörigen Laufbahn etwa ineinanderpassen. Dabei wird sich zwischen der jeweiligen Mantelfläche und der zugehörigen Laufbahn eine Schmiegung ergeben.
Die Wälzlageranordnung kann eine obere und/ oder untere Dichtungsanordnungen aufweisen, welche den Spalt oder Lagerspalt abschließen.
Derartige Dichtungsanordnungen sind in der Regel ringförmig umlaufend und reagieren auf eventuelle Dehnungen oder Stauchungen oder weltergehende Formveränderungen relativ flexibel, vorzugsweise kautschuk- oder gummiartig. In der Regel sind die Formveränderungen, welche eine solche Dichtung beispielsweise während des Betriebs erleidet, weitestgehend reversibel.
In mindestens einer nutförmigen Vertiefung kann der Boden dieser Nut gekrümmt ausgeführt sein, und zwar so, dass die Krümmung gegenüber dem (Kreis-)Mittelpunkt der Wälzkörperanordnung konvex ausgeführt ist Es haben sich dabei insbesondere geringe Krümmungsradien als vorteilhaft erwiesen.
Ein- oder mehrreihige Segmente oder Ringe aus Gleitlagerwerkstoff, beispielsweise Kunststoff, welcher ein- oder mehrseitig beschichtet ist oder welcher als ein Kunststoffband mit Stahl- oder Metallseele(n) ausgeführt ist, kann als Wälz- oder Gleitkörperreihe gute Zwecke leisten.
Mindestens eine solche Wälz- oder Gleitkörperreihe kann durch ein- oder mehrreihige Segmente oder Ringe aus Kunststoff ausgeführt sein, alternativ aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise als Käfigband oder mehrere Käfigbänder, welche jeweils im Segment oder Ring eingebettete nichteisenmetall-, graphit-, stahl-, oder keramik-Kugeln oder -Körper aufnehmen. Mindestens eine dieser radial wirkenden Wälz- oder Gleitkörperreihen kann alternativ ausgeführt sein als ein Nadellager-Käfigsegmentband oder Nadellagerring mit Kunststoffkäfig, alternativ einem Nadellagerkäfig aus faserverstärktem Kunststoff, welcher im Nadellager-Käfigsegmentband oder Nadellagerring eingebettete (nichteisenmetall-/ graphit-/ stahl-/ oder keramik-) Nadelwälzkörper aufnimmt. Die Rotationsachsen der Nadelwälzkörper im genannten Nadellagerring fluchten in axialer Richtung somit parallel zur Rotationsachse im (Kreis-)Mittelpunkt der Wälzlageranordnung.
Die Wälzlageranordnung kann beispielsweise in hauptsächlich axial wirkender Lastrichtung die genannten kugelrollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper aufweisen, welche voneinander unterschiedlich große Durchmesser besitzen können. Die Mittelpunkte dieser Wälzkörper einer ersten Laufbahn werden dabei jeweils in gleichem Abstand vom (Kreis-)Mittelpunkt der Wälzkörperanordnung stehen, während die Mittelpunkte einer anderen, vorzugsweise axial unterhalb der ersten Laufbahn befindlichen, weiteren Laufbahn entweder den gleichen Abstand oder einen betragsmäßig anderen Abstand vom (Kreis-)Mittelpunkt der Wälzkörperanordnung aufweisen können. Dann gilt insbesondere: |A1| ≠ |A2|.
Die Wälzlageranordnung kann vorzugsweise als Großwälzlager zur Lagerung von Teilen einer Windkraftanlage eingesetzt werden. Der Anwendungsfall des Blattlagers einer Windkraftanlage hat sich als ideal erwiesen. Dabei ist ein solches Blattlager zusammenfassend beschrieben als wenigstens zwei konzentrisch zueinander sowie zumindest bereichsweise ineinander angeordnet, ringförmig und gegeneinander verdrehbare Elemente aufweisend, welche zum Anschluss an gegeneinander verdrehbare Teile dienen, wobei je zwei gegeneinander verdrehbare Anschlusselemente durch einen Spalt voneinander getrennt sind und einander in radialer Richtung zumindest teilweise überlappen. Ferner sind im Bereich des Spaltes in radial überlappenden Bereichen der ringförmigen Anschlusselemente wenigstens zwei Reihen von Wälzkörpern vorgesehen, welche jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen abrollen.
Die in radial überlappenden Abschnitten angeordneten und hinsichtlich Lastabtragung hauptsächlich axial wirkenden Wälzkörper innerhalb ihrer Laufbahn können als mindestens ein um den (Kreis-) Mittelpunkt der Wälzkörperanordnung umlaufender einteiliger Wälzkörper-Ring ausgestaltet sind; und/oder mindestens eine weitere Wälz- oder Gleitkörperreihe kann vorhanden sein, die hinsichtlich einer Lastabtragung hauptsächlich radial wirkt und ebenfalls als mindestens ein um den (Kreis-) Mittelpunkt der Wälzkörperanordnung umlaufender einteiliger Wälzkörper-Ring ausgestaltet ist.
Alternativ, beispielsweise zwecks Temperaturausgleich oder Montierbarkeit, kann dieser einteilige Wälzkörper-Ring jeweils aus mindestens zwei oder mehr einzelnen Ring-Segmenten desselben Rings bestehen. In einer solchen Vorrichtung kann mindestens ein umlaufender Wälzkörper-Ring ausgeführt sein als Stahlring, vorzugsweise als gasnitrocarburierter Stahlring. Anstatt des Stahlwerkstoffs kann ebenso Messing oder Kupfer oder Kunststoff, gegebenenfalls mit faserverstärkenden Materialeinlagen oder Seelen, oder Kunststoff mit Materialanteilen aus Graphit oder PTFE eingesetzt werden. Die Härte von Wälzkörper-Ring(en) oder Ring-Segment(en) kann geringer sein als die Oberflächenhärte umgebender Lager- oder Anschlusselemente vorzugsweise geringer ist, oder nur geringfügig härter ist, als 50 HRC.
Gegebenenfalls werden auch bei Wälzkörper-Ring(en) oder Ring-Segment(en) oben genannte Verfahren zur Veränderung der Oberflächeneigenschaften, wie etwa das Beschichten, eingesetzt, oder auch beispielsweise das Härten, Vergüten, Nitrieren, Borieren, Brünieren, Einsatzhärten, Gasnitrieren oder es werden schlichtweg einteilige Wälzkörper-Ring(e) oder Ring-Segment(e) aus Kunststoff, alternativ aus faserverstärktem Kunststoff, eingesetzt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen der Wälzlageranordnung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

1 einen Schnitt quer durch die Ringe einer Wälzlageranordnung, beispielhaft aufzeigend ein Wälzlager welches durch vier in den Ecken einer Aussparung oder Nut befindliche Laufbahndrähte gelagert wird;
2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Wälzlageranordnung in einer der 1 entsprechenden Darstellung, jedoch aufzeigend ein Gleitelement, welches zwischen Laufkörper und elastischem Element gelagert ist;
3 eine abgewandelte Ausführungsform der Wälzlageranordnung in einer der 1 entsprechenden Darstellung, jedoch beispielhaft aufzeigend ein Wälzlager oder einen Ring, welcher in einer Vertiefung befindlich ist;
4 eine wiederum abgeänderte Ausführungsform der Wälzlageranordnung in einer der 1 entsprechenden Darstellung, jedoch beispielhaft aufzeigend unterschiedlich große Wälzkörper, zwischen welchen sich ein oder mehrere Gleitringe befinden;
5 eine noch andere Ausführungsform der Wälzlageranordnung in einer der 1 entsprechenden Darstellung, jedoch beispielhaft aufzeigend mehrere Gleitringe, welche radiale Lastanteile aufnehmen, wobei die Wälzlageranordnung zumindest in Teilen einen abgeschrägt verlaufenden Dichtungsspalt aufweist;
6 eine weitere Ausführungsform der Wälzlageranordnungin einer der 5 entsprechenden Darstellung, jedoch beispielhaft aufzeigend mehrere Gleitringe, welche radiale Lastanteile aufnehmen, wobei die Wälzlageranordnung zumindest in Teilen einen horizontal verlaufenden Dichtungsspalt aufweist; sowie
7 beispielhaft eine weitere Ausführungsform der Wälzlageranordnung, als einen Schnitt quer durch die Ringe, aufzeigend einen Gleitring oder ein Gleitelement, welches radiale Lastanteile aufnimmt, wobei Gleitring oder Gleitelement vertikal in der Wälzkörperanordnung angeordnet ist;
8 eine abgewandelte Ausführungsform der Wälzlageranordnung in einer der 7 entsprechenden Darstellung, jedoch beispielhaft aufzeigend einen Gleitring, welcher in einer (konvexen) nutförmigen Vertiefung befindlich ist, wobei der Gleitring rollende oder wälzende Elemente beinhaltet;
9 eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Wälzlageranordnungin einer der 7 entsprechenden Darstellung, jedoch beispielhaft aufzeigend ein Gleitelement oder einen Gleitring, welcher in einer (konvexen) nutförmigen Vertiefung befindlich ist, wobei Gleitring oder Gleitelement Einlagen, Seelen oder Faserverstärkungen beinhaltet;
10 eine abgewandelte Ausführungsform der Wälzlageranordnungin einer der 8 entsprechenden Darstellung, jedoch beispielhaft aufzeigend einen Gleitring, welcher in einer nutförmigen Vertiefung mit einem horizontal ebenen Nutboden befindlich ist, wobei der Gleitring rollende oder wälzende Elemente beinhaltet;
11 eine abgewandelte Ausführungsform der Wälzlageranordnung in einer der 7 entsprechenden Darstellung, beispielhaft aufzeigend einen Gleitring oder ein Gleitelement, welches radiale Lastanteile aufnimmt, wobei Gleitring oder Gleitelement als mit vertikal orientierten Nadellagerkomponenten versehen ist;
12 einen wälz- oder tonnenförmigen Wälzkörper, welcher in einer Wälzkörperanordnung in einer oder mehreren Bahnen zur Abtragung der hauptsächlich axialen Lasten Einsatz findet;
13 einen ringförmigen Wälzkörper als umlaufenden Ring, welcher in einer Wälzkörperanordnung entweder zur hauptsächlichen Abtragung der axialen Lasten und/ oder zur hauptsächlichen Abtragung der radialen Lasten Einsatz findet;
13a einen ringförmigen Wälzkörper als umlaufenden Ring, bestehend aus mehreren Ring-Segmenten, welcher in einer Wälzkörperanordnung Einsatz findet, entweder zur hauptsächlichen Abtragung der axialen Lasten und/ oder zur hauptsächlichen Abtragung der radialen Lasten.

Der Querschnitt durch ein Wälzlager (1) nach 1 lässt zwei ringförmige 30 Anschlusselemente (2, 3) erkennen, welche radial ineinander angeordnet sind, einander zumindest teilweise in axialer Richtung überlappend. Eine solche Anordnung ist jedoch nicht auf zwei Anschlusselemente (2, 3) begrenzt; bspw. könnte radial innerhalb des nach 1 inneren Anschlusselements (2) noch ein drittes Anschlusselement vorgesehen sein, welches bspw. einen zu dem In 1 äußeren Anschlusselement (3) spiegelverkehrten Querschnitt aufweisen könnte und auch hinsichtlich der Spalt- und Laufbahngeometrie analog zu dem äußeren Anschlusselement (3) gestaltet sein könnte.
Die beiden Anschlusselemente (2, 3) aus 1 sind durch einen Spalt (4) voneinander getrennt. Dieser Spalt (4) folgt allerdings keinem rein zylindermantelförmigen Verlauf, sondern weist auch Abschnitte (5, 6) auf, wo der Spaltverlauf auch eine mehr oder weniger ausgeprägte Radialkomponente hat. Dort überlappen die beiden Anschlusselemente (2, 3) auch in radialer Richtung. Dies wird vorzugsweise dadurch bewirkt, dass eines der beiden Anschlusselemente (2, 3) - in 1 das radial äußere Anschlusselement (3), was jedoch nicht zwingend ist - einen rundum laufenden Bund 7 oder Flansch aufweist, der radial in Richtung zu dem jeweils anderen Anschlusselement (3, 2) vorspringt. Damit dort die beiden Anschlusselemente (2, 3) nicht aneinanderstreifen, ist das jeweils andere Anschlusselement (3, 2) - dem Bund (7) oder Flansch gegenüberliegend - mit einer rundum laufenden Nut (8) versehen. Da die radiale Erstreckung des Bundes (7) und auch die Tiefe der Nut (8) erheblich größer sind als die Breite des Spaltes (4), greift der Bund (7) oder Flansch in die Nut (8) ein. Diese Eintauchtiefe entspricht der Überlappung zwischen den beiden Anschlusselementen (2, 3). Um trotz dieser Überlappung das Lager (1) montieren zu können, ist das die Nut (8) aufweisende Anschlusselement (3, 2) entlang einer etwa ebenen Hauptfläche (9) unterteilt in einen oberen Ring (10) und einen unteren Ring (11).
Die beiden Ringe (10, 11) des geteilten Anschlusselements (3, 2) weisen jeweils kranzförmig verteilt angeordnete, miteinander fluchtende Durchgangsbohrungen (12, 13) zum Hindurchstecken von Befestigungsschrauben auf. Auch das jeweils nicht unterteilte Anschlusselement (2, 3) ist mit Befestigungsbohrungen (14) versehen, vorzugsweise ebenfalls mit Durchgangsbohrungen für Befestigungsschrauben.
Zwecks Vereinfachung des Anschlusses an die gegeneinander zu verdrehenden Anlagen- oder Maschinenteile weist jedes Anschlusselement (2, 3) eine gegenüber dem jeweils anderen Anschlusselement (3, 2) in axialer Richtung überstehende Anschlussfläche (15, 16) zur Anlage an dem zu fixierenden Anlagen- oder Maschinenteil auf.
Im Bereich der Überlappung, also zwischen jeweils zwei einander zugewandten Flanken des Bundes (7) einerseits und der Nut (8) andererseits, ist jeweils eine Reihe von Wälzkörpern (17, 18) vorgesehen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um kugelförmige Wälzkörper, welche entlang von Laufbahnen (19, 20) mit konkavem Querschnitt abrollen. Diese Laufbahnen (19, 20) sind bevorzugt direkt in den jeweiligen Grundkörper des betreffenden Anschlusselements eingearbeitet, insbesondere mittels spanabhebender Formgebung des betreffenden Anschlusselement-Grundkörpers.
Da die Laufbahnen (19, 20) querschnittlich nahezu den selben Krümmungsradius aufweisen wie die darauf entlang rollenden Wälzkörper (17, 18), schmiegen sie sich an die Oberfläche der Wälzkörper (17, 18) an. Diese querschnittlichen Schmiegebereiche umgeben den Großkreis der jeweiligen Kugeloberfläche jeweils auf 90° oder mehr. Da sich die Laufbahnen (19, 20) einer Wälzkörperreihe in radialer Richtung überlappen, haben diese kugelförmigen Wälzkörper (17, 18) jeweils einen Tragwinkel > 0°, vorzugsweise einen Tragwinkel von 45° oder mehr.
Bei einem Tragwinkel von etwa 45° ergeben sich bspw. zwei Vierpunktlager, welche sowohl Axial- als auch Radiallasten übernehmen können. In diesem Fall sind zusätzliche Lagerungen mit einem Tragwinkel < 45° völlig entbehrlich, so dass in jenem Falle insgesamt zwei Wälzlagerreihen pro Spalt ausreichend wären, um alle Belastungsfälle aufnehmen zu können.
Ist der Tragwinkel > 45°, nimmt die radiale Belastbarkeit der Wälzlagerreihen (17, 18) ab und fällt bei einem Tragwinkel von 90° schließlich vollständig weg. In diesem Fall ist eine zusätzliche Radiallagerung (21) bzw. Lagerung mit radialer Tragkraft vorzusehen, insbesondere in demjenigen Bereich (22) des Spaltes (4), welcher durch die freie Stirnseite des Bundes (7) einerseits und den Grund der Nut (8) andererseits begrenzt wird, der also etwa eine zylindermantelförmige Gestalt aufweist.
Bei der Ausführungsform nach 1 handelt es sich hierbei um ein Wälzlager (23) mit vier Laufbahndrähten (24) in den Ecken von jeweils nutförmigen Vertiefungen (25) in der freien Stirnseite des Bundes (7) einerseits und innerhalb des Grundes der Nut (8) andererseits. Aufgrund dieser Anordnung hat diese Lagerung (23) die Qualität eines Vierpunktlagers, welches sowohl Axialkräfte, insbesondere aber auch Radialkräfte übertragen kann.
In mindestens einer derartigen umlaufenden Vertiefung (25) können beispielsweise auch einer oder mehrere Laufbahndrähte geführt werden, welche wiederum selbst eine radiale Wälzköperreihe, beispielsweise eine Kugelreihe, lagert. Dies ist in 1 beispielhaft dargestellt. Die Lagerung dieser hauptsächlich radial wirkenden Kugelreihe (23) geschieht ebenfalls nicht konventionell über eingearbeitete Laufbahnen, sondern indem mehrere, insbesondere vier, lagernde Laufbahndrähte (24) in den Ecken einer quadratischen Aussparung der zu liegen kommen, in deren Mitte sich das Wälzlager (23), beispielsweise die Kugelreihe, befindet.
Die erfindungsgemäße Lagerausführungsform (26) nach 2 unterscheidet sich von dem Lager 1 nur durch die Art der Radiallagerung (22). Hier ist ein Gleitlager vorgesehen mit einem Gleitelement (27), welches in einer nutförmigen Vertiefung (28) in dem etwa mittigen, zylindermantelförmigen Spaltabschnitt (22) aufgenommen ist. Dieses kann an einem separat in das jeweils andere Anschlusselement (2, 3) eingelegten Laufkörper (29) entlang gleiten und ist in seinem rückwärtigen Bereich durch ein elastisches Element (30) abgefedert .
Bei der Lagerbauform (31) nach 3 läuft das dortige, in einer nutförmigen Vertiefung (32) im mittleren, zylindermantelförmigen Spaltabschnitt (22) aufgenommene Gleitelement (33) direkt an dem jeweils anderen Anschlusselement (2, 3) an.
Ähnliches gilt für die Lagerbauform (34) nach 4. Auch dort gibt es nur einen einzelnen, in eine Nut eingelegten Gleitring (35), im Gegensatz zu 3 jedoch nicht in dem ungeteilten Anschlusselement (3), sondern hier in einem Ring des unterteilten Anschlusselements (2).
Derartige Gleitringe könne bspw. aus Metall bestehen, bspw. aus Messing, oder aus einem Kunststoff, und oder aus einem Material mit „Notlaufeigenschaften“. Ferner können derartige Gleitringe in mehrere Segmente unterteilt sein, zwischen denen ggf. auch Spalte bestehen können. Ferner ist es möglich, dass die Gleitringe oder Gleitsegmente mit einer Beschichtung versehen sind. Ferner zeigt 4, dass die Wälzkörper (17, 18) der beiden Wälzlagerreihen mit überwiegender axialer Tragkraft auch unterschiedlich groß sein können.
In den 5 und 6 sind zwei weitere Ausführungsformen eines Wälzlagers (36, 37) dargestellt. Dabei ist in dem mittleren, zylindermantelförmigen Spaltabschnitt (22) an beiden Anschlusselementen (2, 3) jeweils ein Gleitring (38, 39) eingelegt oder eine Reihe von Gleitsegmenten, welche aneinander entlang gleiten. Dabei können die Materialpaarungen dem Einzelfall entsprechend ausgewählt werden, bspw. zwei gleiche Materialien, oder aber auch ein härteres Material, welches an einem weicheren Material entlang gleitet.
Die Ausführungsformen (36, 37) gemäß 5 und 6 unterscheiden sich ferner dadurch, dass im Bereich der radialen Überlappung der Spalt (4) bei der Ausführungsform (37) nach 6 jeweils einem rein radialen Verlauf folgt, also in einer Ebene liegt, während bei der Ausführungsform (36) aus 5 der Spalt (4) im Bereich der radialen Überlappung einem schrägen Querschnittsverlauf folgt, also eine kegelmantelförmige Gestalt aufweist, bspw. mit einem Öffnungswinkel des Kegels von etwa 90°, entsprechend einer Neigung des Spaltquerschnitts um etwa 45° gegenüber der Lagerhauptebene.
Wie in allen Ausführungsformen mit Ausnahme der 4 dargestellt ist, haben die Laufbahnen, in welchen die Wälzkörper befindlich sind, stets definierten Abstand (A1, A2) von diesem (Kreis-)Mittelpunkt (K) oder dieser Rotationsachse. Die Wälzkörper (17, 18) zweier unterschiedlicher Laufbahnen können jedoch auch zueinander unterschiedliche Durchmesser (D1, D2) aufweisen, wie in 4 dargestellt, während die Wälzkörper, insbesondere auch die rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper innerhalb derselben Laufbahn in der Regel stets gleiche Durchmesser und vorzugsweise gleiche Formgebung aufweisen.
Wie in 1 mit 11 ersichtlich, kann zusätzlich zu den Wälzkörperreihen (17, 18) mindestens eine weitere Wälz- oder Gleitkörperreihe (23, 27, 33, 35, 38, 39) ausgeführt sein, welche vorrangig für die Lagerung radial wirkender Kraftanteile zuständig ist. Diese weitere Wälz- oder Gleitkörperreihe kann in mindestens einer umlaufenden Vertiefung (25, 32) eingebracht sein, welche entweder im äußeren Ring oder im dazu korrespondierenden Ring eingebracht ist. Diese nutförmige Vertiefung ist in der Regel kreisförmig umlaufend, ähnlich einer Einstichnut. Je nach Erfordernis kann der Boden dieser nutförmigen Vertiefung beziehungsweise dieses Einstichs gekrümmt ausgeführt sein, wie in den 8 und 9 beispielhaft dargestellt ist. Es hat sich in besonderen Fällen als vorteilhaft erwiesen, wenn dieser Boden querschnittlich konvex ausgeführt ist. In mindestens einer derartigen umlaufenden Vertiefung wird beispielsweise ein oder mehr Gleitring(e) und/ oder ein Gleitelement(e) (27, 33, 35, 38, 39) geführt.
7 zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform der Wälzkörperanordnung, als einen Schnitt quer durch die Ringe, aufzeigend exakt einen Gleitring bzw. ein Gleitelement (27, 33, 35, 38, 39), welches radiale Lastanteile aufnimmt, wobei Gleitring oder Gleitelement vertikal in der Wälzkörperanordnung angeordnet ist.
8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Wälzlagers in einer der 7 entsprechenden Darstellung, jedoch beispielhaft aufzeigend einen Gleitring (35, 38, 39), welcher in einer (aus Richtung des (Kreis-)Mittelpunktes K konvexen) nutförmigen Vertiefung (25) befindlich ist, wobei dieser Gleitring beispielsweise rollende oder wälzende Elemente beinhaltet, beispielsweise Kugeln. 10 weist eine ähnliche Darstellung auf. Dargestellt ist jeweils ein Ring (35, 38, 39) aus Kunststoff, alternativ aus faserverstärktem Kunststoff, welche jeweils im Segment oder Ring eingebettete nichtelsenmetall-, graphit-, stahl-, oder keramik- Körper aufnimmt. Dieser in 8 dargestellte Gleitring (35, 38, 39) kann aus Kunststoff bestehen. Dieser Kunststoff kann ein- oder mehrfach beschichtet sein. Die vom Ring (35, 38, 39) aufgenommenen Körper können kleine Wälz- oder Gleitkörper sein, beispielsweise kleine Kugeln, aber auch nadelförmige Wälzkörper sind möglich, wie 11 aufzeigt. Auch andere kleine rollende oder wälzende Elemente / Wälzkörper, welche weitestgehend vom Material des Gleitring(e) und/ oder der Gleitelement(e) (27, 33, 35, 38, 39) umschlossen werden, sind ebenfalls anwendbar. Dies können etwa zylinderförmige oder tonnenförmige oder kegelförmige rollende oder wälzende Elemente sein. Auch gleitende Elemente von geringen Abmessungen können angewendet werden, wenn diese vom Material des jeweiligen Gleitrings und/ oder der Gleitelementes (27, 33, 35, 38, 39) umschlossen werden.
9 etwa zeigt die weitere abgewandelte Ausführungsform des Wälzlagers in einer der 7 oder 8, aufzeigend ein Gleitelement oder einen Gleitring, welcher In einer (konvexen) nutförmigen Vertiefung befindlich ist, wobei Gleitring oder Gleitelement (33, 35, 38, 29) Einlagen, Seelen oder Faserverstärkungen beinhaltet. Ergo ist das dortige Gleitelement oder der dortige Gleitring (33, 35, 38, 29) bestehend aus Stahl- oder Metallseelen oder aus Stahl- oder Metallsträngen, welche beispielsweise Kunststoff ummantelt sind. Auch dieser Kunststoffring kann ein- oder mehrfach beschichtet sein. Anstatt Kunststoff kann auch ein anderes Verbundmaterial eingesetzt werden.
13 und 13 a weisen einen ringförmigen Wälzkörper als umlaufenden Ring (49) auf, bei 13 a bestehend aus mehreren Ring-Segmenten (50), welcher in der Wälzkörperanordnung Einsatz findet, entweder zur hauptsächlichen Abtragung der axialen Lasten und/ oder zur hauptsächlichen Abtragung der radialen Lasten. Der Wälzkörper-Ring (49) ist beispielsweise ausgeführt als Stahlring. Alternativ, wie in 13 a ersichtlich, sind dessen einzelne Ring-Segmente (50) ausgeführt als Stahlring. Dieser Ring (49) oder dessen Segmente (50) werden vorzugsweise als gasnitrocarburierter Stahlring in der Wälzkörperanordnung Anwendung finden. Alternativ kann dieser Ring (49) oder dessen Segmente (50) als Messing- oder Kupferring, oder als Kunststoffring, ausgeführt werden, gegebenenfalls mit faserverstärkenden Materialeinlagen oder Seelen, oder mit Materialanteilen aus Graphit oder PTFE, wobei die Härte von Wälzkörper-Ring(en) (49) oder Ring-Segment(en) (50) geringer ist als die Oberflächenhärte umgebender Lager- oder Anschlusselemente.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Anschlusselement
3: Anschlusselement
4: Spalt; Lagerspalt
5: Abschnitt
6: Abschnitt
7: Bund
8: Nut
9: Hauptfläche
10: oberes Lagerelement; Ring
11: unteres Lagerelement; Ring
12: Durchgangsbohrung
13: Durchgangsbohrung
14: Befestigungsbohrung
15: Anschlussfläche
16: Anschlussfläche
17: Wälzkörper
18: Wälzkörper
19: Laufbahn
20: Laufbahn
21: Radiallagerung
22: Bereich
23: Wälzlager
24: Laufbahndraht
25: nutförmige Vertiefung
26: Wälzlager
27: Gleitelement
28: Vertiefung
29: Laufkörper
30: elastisches Element
31: Wälzlager
32: Vertiefung
33: Gleitelement
34: Wälzlager
35: Gleitring
36: Wälzlager
37: Wälzlager
38: Gleitring
39: Gleitring
40: Wälzkörper
41: Mantelfläche
42 / 43: Übergang
44 / 45: Stirnseite
46: Rotationsachse
R: Radius; Krümmung
A1 / A2: Abstand
D1 / D2: Durchmesser
K: (Kreis-)Mittelpunkt
47: obere Dichtungsanordnung
48: untere Dichtungsanordnung
49: Ring
50: Ring-Segment

Claims

Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage, mit mindestens zwei zueinander konzentrisch angeordneten Lager- oder Anschlusselementen (2, 3), wobei sich an mindestens zwei Abschnitten (5, 6) der Wälzlageranordnung (26) zueinander konzentrische Anschlusselemente (2, 3) in radialer Richtung zumindest teilweise überlappen, wobei die Wälzlageranordnung (26) orientiert ist zwischen Anschlussflächen (15, 16) mindestens zweier gegeneinander verdrehbarer Anlagenteile, wobei unter Ausprägung mindestens eines Lagerspaltes (4) zwischen benachbarten Lager- oder Anschlusselementen (2, 3) mindestens zwei dieser Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) um eine gedachte, zu einer Ringebene etwa lotrechte, Achse im Zentrum der Wälzlageranordnung (26) gegeneinander verdrehbar sind, wobei jeweils im Bereich des Lagerspaltes (4) wenigstens zwei Reihen von Wälzkörpern (17, 18) vorgesehen sind, wobei a) mehrere Laufbahnen (19,20) für Wälzkörper (17,18) in radial überlappenden Abschnitten (5,6) angeordnet sind, derart, dass der Tragwinkel, den eine Verbindungslinie zwischen den Zentren der Berührungspunkte eines Wälzkörpers (17,18) mit dessen beiden Laufbahnen gegenüber der Ringebene einschließt, größer oder gleich 45° ist, b) und mindestens eine weitere Gleitelementereihe zur Lagerung vorrangig radial wirkender Kraftanteile gegeben ist, wobei mindestens eines der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) wenigstens eine umlaufende Vertiefung (28) aufweist, in welcher die Gleitelementereihe eingebracht ist, wobei die Gleitelementereihe zumindest ein Gleitelement (27) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einen der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) ein Laufkörper (29) eingearbeitet ist, welcher das mindestens eine Gleitelement (27) benachbart, wobei auf der korrespondierenden Seite der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente (2 ,3) das zumindest eine Gleitelement (27) durch mindestens ein in einer Vertiefung (28) vorhandenes elastischen Element (30) radial gestützt oder aufgenommen wird.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer umlaufenden Vertiefung mindestens ein Laufbahndraht (24) geführt wird.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (30) elastischer ist als das umgebende Material des Lager- und Anschlusselementes (2, 3) oder des Gleitelementes (27).
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufkörper (29) und/oder das auf der Gegenseite vorhandene Element (30) härter sind als umgebendes Material des jeweiligen Lager- und Anschlusselementes (2, 3).
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (17, 18) kugel- und/oder Zylinder- und/oder rollen- und/oder tonnenförmige Elemente (40) sind.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung radial wirkender Kraftanteile eine Gleitreibung der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) in radialer Richtung bewirkt.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einander berührende Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) zumindest zeitweise in Reibung mit in der Wälzlageranordnung (26) angeordneten Messingelementen und Wälzlagerstahl und/oder Kunststoffelementen und Wälzlagerstahl versetzt werden.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung radial wirkender Kraftanteile Einlagen oder Gleitelemente (27, 33) oder Ringe (38, 39) oder Gleitring-Segmente (35) aus Messing oder Stahl oder Kunststoff oder aus einem Material mit Notlaufeigenschaften in die Wälzlageranordnung (26) eingebracht sind.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Lagerung der radial wirkenden Kraftanteile innere und äußere gegeneinander verdrehbare Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) einander zumindest zeitweise berühren, und zwar unter Ausprägung dynamischer Reibmomente.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in Bereichen, in welchen dynamische Gleitreibung erfolgt die radiale Erstreckung des Lagerspaltes (4) zumindest zeitweise auf den Wert Null reduziert ist.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Gleiteinlagen oder Gleitelemente (27, 33) oder Gleitringe (38, 39) oder Gleitring-Segmente (35) mit einem die Gleitreibung verändernden, insbesondere die Gleitreibung hemmenden, alternativ die Gleitreibung verstärkenden, Materialüberzug überzogen oder beschichtet sind.
Wälzlageranordnung (26) zur Lagerung von Teilen einer Energieanlage nach dem vorgenannten Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass ein die Gleitreibung verändernder Materialüberzug alternativ auf mindestens einen der gegeneinander verdrehbaren Lager- oder Anschlusselemente (2, 3) angebracht ist.
Wälzlageranordnung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide ringförmigen Anschlusselemente (2, 3) frei von eingearbeiteten Laufbahnen für ein radiales Wälzlager sind.
Wälzlageranordnung (26) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Überlappung zweier Anschlusselemente (2, 3) gleich oder größer ist als der Radius eines in dem radial überlappenden Bereich abrollenden Wälzkörpers (17, 18).
Wälzlageranordnung (26) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede in ein Anschlusselement (2, 3) eingearbeitete Laufbahn (19, 20) zumindest teilweise in einen radial überlappenden Bereich beider an den Lagerspalt (4) angrenzender Anschlusselemente (2, 3) erstreckt.
Wälzlageranordnung (26) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede querschnittlich konkave Laufbahn (19, 20) aller Wälzkörper (17, 18) zumindest teilweise in einen radial überlappenden Bereich (5, 6) beider an den betreffenden Lagerspalt (4) angrenzenden Anschlusselemente (2, 3) erstreckt.
Wälzlageranordnung (26) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in radial einander nicht überlappenden Bereichen (22) eines Lagerspaltes (4) zwischen zwei Anschlusselementen (2, 3) keine querschnittlich konkav gewölbte Laufbahn für daran abrollende Wälzkörper in ein Anschlusselement (2, 3) eingearbeitet ist.
Wälzlageranordnung (26) nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abschnitt (22) eines Lagerspaltes (4) zwischen zwei Reihen von Wälzkörpern (17, 18), welche innerhalb des Lagerspaltes (4) jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen (19, 20) abrollen, ein Wälzlager (23) mit mehreren, querschnittlich konvexen Laufbahndrähten (24) vorgesehen ist.
Wälzlageranordnung (26) nach dem Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem Abschnitt (22) des Lagerspaltes (4) zwischen zwei Reihen von Wälzkörpern (17, 18), welche innerhalb des Lagerspaltes (4) jeweils entlang von zwei einander zumindest bereichsweise in radialer Richtung überlappenden Laufbahnen (19, 20) abrollen, angeordnete Gleitelementereihe (27) einen Tragwinkel von 30° oder weniger aufweist.
Wälzlageranordnung (26) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere direkt oder indirekt benachbarte rollen- oder tonnenförmige Wälzkörper (40), die in mindestens einer Laufbahn (19, 20) abrollen, durch Wälzkörperkäfig-Teile oder Wälzkörperkäfig-Distanzstücke voneinander beabstandet sind, wobei die gedachten Verlängerungen mehrerer Rotations- oder Symmetrieachsen (46) dieser rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper (17, 18, 40) sich an einem gemeinsamen Ort schneiden.
Wälzlageranordnung (26) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mehreren Laufbahnen (19, 20) in radial überlappenden Abschnitten (5, 6) zur Aufnahme rollen- oder tonnenförmiger Wälzkörper (17, 18) ausgestaltet ist, vorzugsweise so dass der Tragwinkel, den die kürzeste Verbindungslinie zwischen dem Zentrum der Berührungspunkte eines jeden rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörpers (17, 18) mit dessen Laufbahn gegenüber der Ringebene einschließt, größer ist als 80°, insbesondere nahezu 90° beträgt.
Wälzlageranordnung (26) nach einem der Ansprüche 20 bis 21 dadurch gekennzeichnet, dass Stirnseiten (44, 45) der rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper (17, 18) keine radialen Lastkomponenten einer im Betrieb befindlichen Wälzlageranordnung (26) abtragen, wobei die Mantelflächen (41) axiale Lastkomponenten abtragen.
Wälzlageranordnung (26) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (41) eines oder mehrerer der in der mindestens einen Laufbahn (19, 20) abrollenden rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper (17, 18) einen Radius oder eine Krümmung (R) aufweist, insbesondere wobei der jeweilige rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper eine mindestens einseitige konvexe Krümmung der Mantelfläche gegenüber seiner eigenen Symmetrie- oder Rotationsachse (46) aufweist, während die Geometrie der zugehörigen Laufbahn (19, 20) über einen ähnlich stark geformten Radius oder Krümmung (R) verfügt, sodass die Kontur der Mantelfläche (41) des jeweiligen rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörpers und die Laufbahnkontur der zugehörigen Laufbahn ineinanderpassen.
Wälzlageranordnung (26) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass obere und/oder untere Dichtungsanordnungen (47, 48) den mindestens einen Lagerspalt (4) abschließen, wobei die Dichtungsanordnungen (47, 48) ringförmig umlaufend sind und auf Formveränderungen flexibel reagieren.
Wälzlageranordnung (26) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelementereihe sich ringförmig um den (Kreis-) Mittelpunkt (K) der Wälzkörperanordnung (26) erstreckt.
Wälzlageranordnung (26) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in einer als nutförmige Vertiefung (25) mit gekrümmten Nutboden die Krümmung gegenüber dem (Kreis-) Mittelpunkt (K)der Wälzkörperanordnung (26) konvex ausgeführt ist.
Wälzlageranordnung (26) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (17, 18) in radial überlappenden Abschnitten (5, 6) voneinander unterschiedlich große Durchmesser (D1, D2) aufweisen.