DE102012216365B3

DE102012216365B3 - Bearing assembly for use in wind turbines, has bearing ring of bearing that is fixed to housing element, where bearing ring penetrates recess in one of shell elements

Info

Publication number: DE102012216365B3
Application number: DE201210216365
Authority: DE
Inventors: Fred Menig; Johannes Götz; Hubert Herbst
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2032-09-15

Abstract

The bearing assembly (1) has a housing element (2) and a component (3) that is rotatably mounted relative to the housing element, where a bearing (4) is arranged between the housing element and the component. Two shell elements are injected between a volume, where the volume is filled with a metal foam. One bearing ring of the bearing is fixed to the housing element, where the bearing ring penetrates a recess in one of the shell elements. The bearing ring is embedded with the shell elements passing through the metallic foam segment.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend ein Gehäuseelement und ein relativ zu diesem drehbar gelagertes Bauteil, wobei zwischen dem Gehäuseelement und dem Bauteil mindestens ein Lager angeordnet ist, wobei das Gehäuseelement ein inneres Schalenelement und ein äußeres Schalenelement aufweist, wobei die beiden Schalenelemente zwischen sich ein Volumen einschießen und wobei das Volumen mit einem Metallschaum ausgefüllt ist.The invention relates to a bearing assembly comprising a housing member and a rotatably mounted relative to this component, wherein between the housing member and the component at least one bearing is arranged, wherein the housing member having an inner shell member and an outer shell member, wherein the two shell elements between them Incorporate volume and wherein the volume is filled with a metal foam.

Vorbekannte Gehäuseelemente, die bei gattungsgemäßen Lageranordnungen als Lagergehäuse fungieren, bestehen häufig aus Stahl- oder Grauguß, aus faserverstärktem Kunststoff, aus Blech oder sie werden aus dem Vollen gefertigt. Gussgehäuse sind zwar maßiv, dafür aber schwer und in der Herstellung teuer. Gehäuse aus faserverstärktem Kunststoff sind zwar leichter, aber weniger stabil und können daher nur geringere Lasten aufnehmen. Gehäuse aus Blech sind zwar einfach im Aufbau, die Variantenvielfalt ist allerdings beschränkt, ebenso die Fähigkeit zur Aufnahme von Kräften; auch sind die Anforderungen an die Genauigkeit gering. Bei Gehäusen, die aus dem Vollen gefertigt werden, fällt viel Materialabfall an.Previously known housing elements, which act as bearing housings in generic bearing arrangements, often consist of steel or cast iron, of fiber-reinforced plastic, of sheet metal or they are made of solid material. Although cast iron housings are massive, they are heavy and expensive to manufacture. Fiber-reinforced plastic housings are lighter but less stable and therefore can only support lower loads. Although sheet metal housings are simple in construction, the variety of variants is limited, as is the ability to absorb forces; Also, the requirements for accuracy are low. Cases that are made from solid waste a lot of material waste.

Es gibt bislang keine Lagersystemlösung. Bisher werden Gehäuse, Welle, Lager, Flansch, etc. der Lageranordnung einzeln hergestellt, geliefert und montiert. Ein verstärktes Auftreten von Schwingungen, Vibrationen und Geräuschen ist die Folge. Dem wird gelegentlich versucht, durch Aussteifungen des Gehäuses zu begegnen. Hinzu kommt, dass sich noch keine Standards im hier besonders interessierenden Bereich der Kleinwindanlagen herauskristallisiert haben.So far there is no storage system solution. So far, housing, shaft, bearings, flange, etc. of the bearing assembly are manufactured individually, delivered and assembled. An increased occurrence of vibrations, vibrations and noises is the result. This is occasionally attempted to counter by stiffening the housing. In addition, no standards have yet emerged in the field of small wind turbines, which is of particular interest here.

Insbesondere die Montage vorbekannter Lageranordnungen ist aufwändig und teuer. Werden die einzelnen Lagerkomponenten nicht richtig montiert, kann es zu einem verstärkten Auftreten von Schwingungen, Vibrationen und/oder Geräuschen kommen, insbesondere bei auf die Lagerkomponenten wirkenden Windlasten im Falle von Windenergieanlagen.In particular, the assembly of previously known bearing arrangements is complicated and expensive. If the individual bearing components are not mounted correctly, an increased occurrence of vibrations, vibrations and / or noises may occur, in particular with wind loads acting on the bearing components in the case of wind turbines.

Ein weiteres Problem besteht in der Korrosion der Komponenten der Lageranordnung, d. h. des Lagergehäuses und der Umbauteile. Dem wird bislang mit üblichen Mitteln, wie beispielsweise Beschichtungen, begegnet.Another problem is the corrosion of the components of the bearing assembly, i. H. of the bearing housing and the conversion parts. This has hitherto been counteracted by customary means, such as coatings.

Eine gattungsgemäße Lageranordnung zeigt die DE 102 31 948 A1 . Ähnliche und andere Lösungen zeigen die DE 10 2011 081 484 A1 , die WO 2011/086018 A1 , die DE 199 13 288 A1 , die DE 10 2007 057 194 A1 , die EP 2 111 971 A2 und die DE 10 2011 003 226 A1 .A generic bearing arrangement shows the DE 102 31 948 A1 , Similar and other solutions show the DE 10 2011 081 484 A1 , the WO 2011/086018 A1 , the DE 199 13 288 A1 , the DE 10 2007 057 194 A1 , the EP 2 111 971 A2 and the DE 10 2011 003 226 A1 ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine Lageranordnung und insbesondere ein Gehäuseelement zur Verfügung steht, das leicht ist und gleichzeitg eine hohe Steifigkeit für eine große Lastaufnahme aufweist. Ferner soll die Eigenschaft zur Schwingungsdämpfung hoch ausgeprägt sein. Darüber hinaus wird angestrebt, dass die Herstellkosten niedrig bleiben. Die Lageranordnung soll dabei insbesondere für Windenergieanlagen und hier speziell für kleinere Anlagen tauglich sein.The invention has the object of providing a bearing assembly of the type mentioned in such a way that a bearing assembly and in particular a housing element is available, which is lightweight and at the same time has a high rigidity for a large load bearing. Furthermore, the property for vibration damping should be highly developed. In addition, the aim is that the production costs remain low. The bearing assembly should be suitable in particular for wind turbines and here especially for smaller plants.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lagerring des Lagers am Gehäuseelement fixiert ist, indem der Lagerring eine Ausnehmung in einem der Schalenelemente durchsetzt und mit dem das Schalenelement durchsetzenden Abschnitt im Metallschaum eingebettet ist.The solution of this problem by the invention is characterized in that at least one bearing ring of the bearing is fixed to the housing element by the bearing ring passes through a recess in one of the shell elements and is embedded with the shell element passing through section in the metal foam.

Das innere Schalenelement und das äußere Schalenelement können gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgebildet sein, wobei das zwischen den Schalenelementen eingeschlossene Volumen im rohrförmig ausgebildeten Bereich der Schalenelemente eine hohlzylindrische Form aufweist.According to a preferred embodiment of the invention, the inner shell element and the outer shell element can be tubular, at least in sections, wherein the volume enclosed between the shell elements has a hollow cylindrical shape in the tubular region of the shell elements.

Die Schalenelemente können nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zumindest abschnittsweise mittels eines Blasformverfahrens ausgeformt sein.The shell elements can be formed according to a further embodiment of the invention at least in sections by means of a blow molding process.

Die radiale Erstreckung der Schalenelemente beträgt bevorzugt höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 15%, der radialen Erstreckung des Metallschaums. Das größte Volumen des Gehäuseelements nimmt somit der Metallschaum ein.The radial extent of the shell elements is preferably at most 20%, preferably at most 15%, of the radial extent of the metal foam. The largest volume of the housing element thus occupies the metal foam.

Zumindest eines der Schalenelemente kann aus Kunststoff, aus Metall, aus einem Faserverbundwerkstoff oder aus Beton bestehen.At least one of the shell elements can be made of plastic, of metal, of a fiber composite material or of concrete.

Das mindestens eine Lager ist zumeist ein Wälzlager; aber auch Gleitlagerlösungen sind nicht ausgeschlossen.The at least one bearing is usually a rolling bearing; but also plain bearing solutions are not excluded.

Mindestens ein Lagerring des Lagers und/oder mindestens ein Befestigungselement kann am Gehäuseelement durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch eine Verklebung, befestigt sein.At least one bearing ring of the bearing and / or at least one fastening element can be fastened to the housing element by a material connection, in particular by a bond.

Das Befestigungselement kann einen Flansch zur Befestigung eines weiteren Bauteils, insbesondere mindestens eines Flügels einer Windkraftanlage, aufweisen.The fastening element may have a flange for fastening a further component, in particular at least one wing of a wind turbine.

Zwischen dem drehbar gelagerten Bauteil und dem Gehäuseelement kann mindestens eine Dichtung angeordnet sein. At least one seal may be arranged between the rotatably mounted component and the housing element.

Dazu sehen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein bereits vom Hersteller des Lagersystems – je nach Nutzeranforderungen – fertig konfiguriertes bzw. montiertes Lagersystem vor. Das Gehäuseelement, d. h. das Lagergehäuse, besteht aus einer dünnen doppelten Wandung, die mit Metallschaum ausgeschäumt ist. So entsteht ein stabiles, schwingungsdämpfendes Gehäuse nach Art einer Sandwichbauweise.For this purpose, exemplary embodiments of the present invention already provide a bearing system that is already configured or mounted by the manufacturer of the storage system, depending on user requirements. The housing element, d. H. The bearing housing consists of a thin double wall, which is foamed with metal foam. The result is a stable, vibration-damping housing in the manner of a sandwich construction.

Als Metallschaum wird vorliegend ein poröser Schaum aus metallischen Werkstoffen verstanden. Derartige Metallschäume besitzen infolge ihrer Poren und Mikro-Hohlräume eine geringe Dichte; sie haben aber eine hohe Spezifische Steifigkeit und Festigkeit. Häufig werden Aluminium oder Aluminiumlegierungen geschäumt. Unter Verwendung geeigneter Treibmittel ist es ebenfalls möglich, Schäume aus Kupfer, Zink, Blei oder Stahl/Eisen herzustellen.In the present case, metal foam is understood as meaning a porous foam made of metallic materials. Such metal foams have a low density due to their pores and micro-cavities; but they have a high specific rigidity and strength. Often aluminum or aluminum alloys are foamed. Using suitable blowing agents, it is also possible to produce foams of copper, zinc, lead or steel / iron.

Die Herstellung von Metallschäumen erfolgt oft mittels Metallpulver und einem Metallhydrid, z. B Titandihydrid. Beide Pulver werden miteinander vermischt und dann durch Heißpressen oder Strangpressen zu einem Vormaterial verdichtet. Das Vormaterial wird dann auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls erhitzt. Dabei setzt das Titandihydrid gasförmigen Wasserstoff frei und schäumt das Gemenge auf.The production of metal foams is often done by means of metal powder and a metal hydride, eg. B Titanium dihydride. Both powders are mixed together and then compacted by hot pressing or extrusion to a starting material. The starting material is then heated to a temperature above the melting point of the metal. The titanium dihydride releases gaseous hydrogen and foams the mixture.

Der bevorzugte Anwendungsfall des vorgeschlagenen Konzepts ist eine Kleinwindanlage, deren Rotor in einem Gehäuseelement gelagert wird.The preferred application of the proposed concept is a small wind turbine whose rotor is mounted in a housing member.

Nachdem durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch Lagersystem- bzw. Lagerkomplettlösungen, insbesondere für Kleinwindkraftanlagen, zur Verfügung gestellt werden sollen, können an dem Gehäuseelement, aber auch der drehbar gelagerten Welle, bereits bei Auslieferung Lagerringe der Lageranordnung oder Befestigungsmittel angeordnet sein. In diesem Zusammenhang können unter Befestigungsmitteln beispielsweise Wellen- oder Gehäuseabsätze, Sicherungsringe, Befestigungselemente, z. B. für Flügel einer Kleinwindkraftanlage, ein Flansch oder ein Standfuß zur Befestigung der Lagervorrichtung, etc., verstanden werden.After exemplary embodiments of the present invention also provide storage system or bearing complete solutions, in particular for small wind power plants, it is possible for bearing rings of the bearing arrangement or fastening means to be arranged on the housing element, but also the rotatably mounted shaft, on delivery. In this context, for example, shaft or housing heels, retaining rings, fasteners, z. B. for wings of a small wind turbine, a flange or a base for mounting the bearing device, etc., understood.

Die Lagergehäuse bestehen somit bevorzugt nur noch aus einer relativ dünnen Hülle (Schale). Diese Hülle kann insbesondere aus Metallguss, aus Kunststoff, aus Blech, aus einem Faserverbundmaterial oder aus Beton (insbesondere Polymerbeton) bestehen.The bearing housings thus preferably consist only of a relatively thin shell (shell). This shell may in particular be made of cast metal, of plastic, of sheet metal, of a fiber composite material or of concrete (in particular polymer concrete).

Die Schale wird bevorzugt durch ein dünnes Rohr realisiert, das über ein weiteres dünnes Rohr mit geringerem Durchmesser geschoben wird. Der entstehende Zwischenraum (Volumen) wird mit Metallschaum ausgefüllt.The shell is preferably realized by a thin tube, which is pushed over another thin tube with a smaller diameter. The resulting gap (volume) is filled with metal foam.

Die Aufnahme für ein Lager kann ebenfalls ein dünnes Bauteil sein, z. B. ein Rohrabschnitt, der an entsprechender Position vor dem Schäumen in der Gehäusehülle platziert wird und durch den Metallschaum dann im Gehäuse integriert und gehalten wird. Das Gleiche kann mit Befestigungshülsen, z. B. für Schrauben, geschehen.The receptacle for a bearing may also be a thin component, for. B. a pipe section which is placed in a corresponding position before foaming in the housing shell and is then integrated and held by the metal foam in the housing. The same can be done with mounting sleeves, z. B. for screws done.

Bei einfachen Anwendungen ist auch eine Schweißkonstruktion der Schalen denkbar. Hier werden dann entsprechende Blechteile miteinander zu einer Gehäusehülle verschweißt und anschließend mit Metallschaum ausgeschäumt.In simple applications, a welded construction of the shells is conceivable. Here then corresponding sheet metal parts are welded together to form a housing shell and then foamed with metal foam.

Möglich ist auch die Ausgestaltung nach Art eines Baukastens. Dieser enthält geometrisch einfache Bauteile, ein Gehäuseelement, in dem nur das Lager eingebracht wird, einen Flansch, eine Aufnahme für eine Dichtung, etc. Diese Bauteile können dann nach Belieben beispielsweise mittels eines geeigneten Klebstoffes zusammengefügt werden. Die Lageranordnung kann also in verschiedenen Ausbaustufen, d. h. mit an Nutzerbedürfnisse angepassten Ausstattungsmerkmalen, bereitgestellt werden.It is also possible the design in the manner of a kit. This contains geometrically simple components, a housing element in which only the bearing is introduced, a flange, a receptacle for a seal, etc. These components can then be assembled at will, for example by means of a suitable adhesive. The bearing assembly can therefore in different stages, d. H. provided with features adapted to user needs.

Die Ausformung der Gehäuse-Schalen kann nach Art des Blasformens erfolgen, wie es beispielsweise bei PET-Flaschen bekannt ist. Dies bietet sich freilich besonders dann an, wenn das Material der Gehäuseschalen thermoplastische ist, d. h. aus Kunststoff besteht. Dann wird ein Vorformling (beispielsweise mit hohlzylindrischer Grundkontur) in eine Blasform eingelegt und mit Druckfluid aufgeblasen, bis es sich an die Kavitätswandung des Blasformwerkzeugs angelegt hat. Die anschließend zusammengefügten Gehäuseschalen werden wiederum mit Metallschaum ausgeschäumt.The shape of the housing shells can be made in the manner of blow molding, as is known for example in PET bottles. Of course, this is particularly appropriate when the material of the housing shells is thermoplastic, i. H. made of plastic. Then, a preform (for example, with a hollow cylindrical basic contour) is placed in a blow mold and inflated with pressurized fluid until it has been applied to the Kavitätswandung the blow mold. The subsequently assembled housing shells are in turn foamed with metal foam.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Ausgestaltung besteht darin, dass nur sehr wenig Material für die Herstellung eines Gehäuseelements notwendig ist. Durch das Ausschäumen mit Metallschaum bekommt das Gehäuseelement eine hohe Steifigkeit und gute schwingungsdämpfende Eigenschaften. Die Gewichtseinsparung ist aufgrund des hohen Schaumanteils groß.The advantage of the proposed embodiment is that only very little material is necessary for the production of a housing element. By foaming with metal foam, the housing element gets a high rigidity and good vibration damping properties. The weight saving is high due to the high foam content.

Ein weiterer Vorteil besteht im gegebenen Falle durch den Wegfall einer Guss- bzw. Spritzgießform. Bei Blechteilen ist ein Umformwerkzeug notwendig, das sich bei entsprechende hohen Stückzahlen rechnet und dann die genannten Vorteile unterstützt.Another advantage in the given case is the omission of a casting or injection mold. For sheet metal parts, a forming tool is necessary, which pays off with corresponding high quantities and then supports the mentioned advantages.

Werden Werkzeuge für Gehäuseschalen aus Kunststoff oder Faserverbundmaterial benötigt, können diese eine relativ geringe Genauigkeit aufweisen, da die Positionsgenauigkeit der relevanten Teile, wie der Lagersitz oder die Lage von Befestigungshülsen, vor dem Schäumen durch exaktes Einsetzen und Ausrichten erfolgen kann. Become tools for housing shells made of plastic or fiber composite material, these may have a relatively low accuracy, since the position accuracy of the relevant parts, such as the bearing seat or the position of mounting sleeves, can be done before foaming by exact insertion and alignment.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine komplette Lagergehäuse-Fertiglösung, insbesondere für Kleinwindanlagen, angeboten werden, welche sich durch integrierte und gekoppelte Bauteile auszeichnet. Ein herkömmlicherweise üblicher Montageaufwand für Lagersysteme kann damit erheblich verringert werden. Es kommt zu einer Reduzierung einzelner gelieferter Bauteile. Die vorgeschlagene Lageranordnung ist durch ihre Bauweise schwingungs-, vibrations- und/oder geräuscharm und außerdem korrosionsbeständig und leicht.The inventive design, a complete bearing housing-ready solution, especially for small wind turbines, are offered, which is characterized by integrated and coupled components. A conventionally usual assembly costs for storage systems can thus be significantly reduced. There is a reduction of individual supplied components. The proposed bearing assembly is by their design vibration, vibration and / or low noise and also corrosion resistant and lightweight.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments are shown in the drawing. Show it:

1 schematisch einen Radialschnitt durch eine Lageranordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 schematically a radial section through a bearing assembly according to a first embodiment,

2 die Einzelheit „X” gemäß 1, 2 the detail "X" according to 1 .

3 schematisch einen Radialschnitt durch eine Lageranordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei Befestigungselemente verankert sind, 3 FIG. 2 schematically a radial section through a bearing arrangement according to a second exemplary embodiment, wherein fastening elements are anchored, FIG.

4 schematisch eine Vorderansicht auf die Lageranordnung gemäß 3, 4 schematically a front view of the bearing assembly according to 3 .

5 schematisch eine Vorderansicht auf die Lageranordnung gemäß 3 gemäß einer alternativen Ausgestaltung, 5 schematically a front view of the bearing assembly according to 3 according to an alternative embodiment,

6 schematisch einen Lagerring, der in einem Gehäuseelement verankert ist, 6 schematically a bearing ring which is anchored in a housing element,

7 in der Darstellung nach 6 eine alternative Ausgestaltung, wobei ein Lagerring mit einem Elastomer oder Kleber fixiert ist, 7 in the illustration 6 an alternative embodiment, wherein a bearing ring is fixed with an elastomer or adhesive,

8 schematisch einen Radialschnitt durch eine Lageranordnung nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei stirnseitig ein Befestigungsflansch angeordnet ist, 8th FIG. 2 schematically, a radial section through a bearing arrangement according to a third exemplary embodiment, wherein an attachment flange is arranged on the front side, FIG.

9 in der Darstellung nach 8 eine alternative Ausgestaltung, 9 in the illustration 8th an alternative embodiment,

10 in der Darstellung nach 8 eine weitere alternative Ausgestaltung und 10 in the illustration 8th another alternative embodiment and

11 schematisch einen Axialschnitt einer Lageranordnung mit an dem Gehäuseelement angebrachten Standfüßen für eine Stehlagerung. 11 schematically an axial section of a bearing assembly with attached to the housing element feet for a pedestal storage.

In 1 ist eine Lageranordnung 1 zu sehen, die ein Gehäuseelement 2 und ein in diesem drehbar gelagertes Bauteil 3 in Form einer Welle umfasst. Die Welle 3 ist mittels zweier Wälzlager 4 relativ zum Gehäuseelement 2 gelagert. Dichtung 12 dichten die Lageranordnung ab.In 1 is a bearing arrangement 1 to see the a housing element 2 and a rotatably mounted in this component 3 in the form of a wave. The wave 3 is by means of two rolling bearings 4 relative to the housing element 2 stored. poetry 12 seal the bearing assembly.

Der Aufbau des Gehäuseelements 2 geht aus der Detaildarstellung nach 2 hervor.The structure of the housing element 2 goes from the detailed representation 2 out.

Hiernach besteht das Gehäuseelement 2 aus zwei Schalenelementen, nämlich aus einem inneren Schalenelement 5 und einem äußeren Schalenelement 6, zwischen denen zunächst ein Hohlraum mit einem Volumen V vorliegt. Dieser Hohlraum ist mit einem Metallschaum 7 gefüllt. Der Metallschaum 7 nimmt dabei den wesentlichen Teil des Volumens des Gehäuseelements 2 ein. Die beiden Schalenelemente 5 und 6 haben nämlich nur eine radiale Erstreckung d, die wesentlich kleiner ist als die radiale Erstreckung D des Metallschaums 7.After that, there is the housing element 2 of two shell elements, namely an inner shell element 5 and an outer shell member 6 , between which initially a cavity with a volume V is present. This cavity is covered with a metal foam 7 filled. The metal foam 7 takes the essential part of the volume of the housing element 2 one. The two shell elements 5 and 6 namely have only a radial extent d, which is substantially smaller than the radial extent D of the metal foam 7 ,

In 3 ist zu sehen, wie Befestigungselemente 9 im Gehäuseelement 2 verankert werden können. Diese Figur zeigt einen schematischen Radialschnitt durch die Lagervorrichtung 1. Ein Unterschied zu 1 besteht darin, dass im Gehäuseelement 2 zusätzliche Befestigungselemente 9 vorgesehen sind, die beispielsweise einer Befestigung von Flügeln einer Windkraftanlage an dem Gehäuseelement 2 dienen können. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 kann sich somit das Gehäuseelement 2 gegenüber der Welle 3 verdrehen. Die ringförmig in Umfangsrichtung angeordneten Befestigungselemente 9 sind gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorteilhaft in die Wand bzw. Mantelfläche des Gehäuseelements 2 eingebettet, so dass ein radial innenliegender Halteabschnitt 13 der ringförmigen Befestigungselemente 9 im Bereich zwischen den beiden Schalenelementen 5, 6 zu liegen kommt und nach der Eingabe des Metallschaums 7 von diesem eingebettet ist. Für eine effiziente Kopplung der Befestigungselemente 9 mit dem Gehäuseelement 2 ist der radial innenliegende Halteabschnitt 13 beispielsweise T-förmig ausgebildet, so dass der T-förmige Abschnitt 13 vom Metallschaum eingehüllt wird.In 3 is seen as fasteners 9 in the housing element 2 can be anchored. This figure shows a schematic radial section through the bearing device 1 , A difference too 1 is that in the housing element 2 additional fasteners 9 are provided, for example, an attachment of wings of a wind turbine to the housing element 2 can serve. In the embodiment according to 3 Thus, the housing element can 2 opposite the wave 3 twist. The annularly arranged in the circumferential direction fasteners 9 are according to the in 3 illustrated embodiment advantageously in the wall or lateral surface of the housing element 2 embedded, so that a radially inner holding section 13 the annular fastening elements 9 in the area between the two shell elements 5 . 6 comes to rest and after entering the metal foam 7 is embedded by this. For efficient coupling of the fastening elements 9 with the housing element 2 is the radially inner holding section 13 for example, T-shaped, so that the T-shaped section 13 is enveloped by the metal foam.

Eine Vorderansicht auf die Lageranordnung 1 ist in 4 gezeigt. In dieser Darstellung lässt sich das in das Gehäuseelement 2 integrierte ringförmiges Befestigungselement 9 mit darin in Umfangsrichtung angeordneten Befestigungsbohrungen 14 erkennen, mittels derer beispielsweise Flügel für eine Windkraftanlage mit dem Gehäuseelement 2 gekoppelt werden können. Dabei kann das ringförmige Befestigungselement 9 aus einem Material bestehen, das an Anforderungen angepasst ist, welche durch ein daran zu befestigendes Teil gestellt werden. Beispielsweise könnte der Befestigungsring 9 gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einem gehärteten Stahl bestehen.A front view of the bearing assembly 1 is in 4 shown. In this illustration, this can be in the housing element 2 integrated annular fastening element 9 with mounting holes arranged circumferentially therein 14 detect, by means of which, for example, wings for a wind turbine with the housing element 2 can be coupled. It can do that annular fastening element 9 consist of a material adapted to requirements imposed by a part to be fastened thereto. For example, the mounting ring 9 According to one embodiment of a hardened steel.

Eine weitere Alternative zur Anbringung von in Umfangsrichtung angeordneten Befestigungselementen 9 an dem Gehäuseelement 2 ist in der Vorderansicht gemäß 5 dargestellt. Bei den hier dargestellten vier, jeweils um einen 90°-Winkel versetzt, in die Außenwand des Gehäuseelements 2 integrierten Befestigungselementen 9 handelt es sich um eine alternative Ausführungsform zu 4, bei der die Befestigungselemente 9 nicht vollumfänglich in das Gehäuseelement 2 integriert sind, sondern lediglich an um jeweils 90° versetzten Positionen, wobei hier der 90° Winkel beispielhaft zu verstehen ist. Durch eine derartige Ausführungsform kann u. U. zusätzlich Gewicht eingespart werden, wenn der Einsatzzweck nicht zwingend eine umlaufende Anordnung von Befestigungsbohrungen 14 vorschreibt.Another alternative for mounting circumferentially arranged fasteners 9 on the housing element 2 is in front view according to 5 shown. In the four shown here, each offset by a 90 ° angle, in the outer wall of the housing element 2 integrated fasteners 9 this is an alternative embodiment 4 in which the fasteners 9 not completely in the housing element 2 are integrated, but only at 90 ° offset positions, in which case the 90 ° angle is to be understood as an example. By such an embodiment, u. U. additional weight can be saved if the purpose is not necessarily a circumferential arrangement of mounting holes 14 prescribes.

Beiden Ausführungsformen gemäß den 4 und 5 ist jedoch gemein, dass die Befestigungselemente 9 jeweils bei der Herstellung des Gehäuseelements 2 in bzw. an dieses integriert werden, so dass sie später nicht mehr aufwändig montiert werden müssen. Generell sind natürlich auch andere Befestigungsmethoden, wie z. B. Aufschrumpfen, Verkleben, Verschrauben, o. ä., möglich. Aber gerade im Hinblick auf nicht stirnseitig in Umfangsrichtung angeordnete Befestigungsmittel, wie in denBoth embodiments according to the 4 and 5 However, it is common that the fasteners 9 each in the manufacture of the housing element 2 be integrated into or on this, so that they no longer need to be laboriously mounted later. In general, of course, other attachment methods, such. As shrinking, gluing, screwing, o. Ä., Possible. But just in terms of not frontally arranged in the circumferential direction fasteners, as in the

3 bis 5 gezeigt, stellt das Integrieren in das Gehäuseelement 2 eine besonders vorteilhafte Lösung dar. 3 to 5 shown, integrates into the housing element 2 a particularly advantageous solution.

In 6 ist zu sehen, wie ein Lagerring 8 des Lagers 4 in das Gehäuseelement 2 integriert ist. Hierfür weist das innere Schalenelement 5 des Gehäuseelements 2 eine zum Lagerring 8 kongruente Ausnehmung 10 auf, durch die der Lagerring 8 in die dargestellte Position eingeführt wird. Dann erfolgt das Ausschäumen mit Metallschaum, nach dessen Aushärtung der Lagerring 8 fest im Gehäuseelement 2 verankert ist.In 6 is seen as a bearing ring 8th of the camp 4 in the housing element 2 is integrated. For this purpose, the inner shell element 5 of the housing element 2 one to the bearing ring 8th congruent recess 10 on, through which the bearing ring 8th is introduced into the position shown. Then the foaming with metal foam, after its curing of the bearing ring 8th firmly in the housing element 2 is anchored.

Obwohl der Lagerring 8 auch durch herkömmliche Verfahren, wie z. B. mittels Sicherungsringen und/oder Wellenabsätzen, im Gehäuseelement 2 fixiert werden könnte, stellt das genannte Fixieren des Lagerrings 8 in das Gehäuseelement 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar, da sich diese Art der Befestigung von Lagerkomponenten auf oder in dem Gehäuseelement 2 in synergistischer Weise mit deren Bauart als metallgeschäumtes Bauteil kombinieren lässt. Bereits bei der Herstellung des Gehäuseelements 2 können somit Komponenten der Lageranordnung und/oder andere Befestigungselemente oder Dichtungen vorteilhaft auf oder an dem Gehäuseelements 2 fixiert werden. Die so fixierten Komponenten, wie z. B. der Lagerring 8, können auf diese Weise eine stabile und formschlüssige Verbindung mit dem Gehäuseelement 2 eingehen.Although the bearing ring 8th also by conventional methods, such as. B. by means of retaining rings and / or Wellenabsätzen, in the housing element 2 could be fixed, provides the said fixing the bearing ring 8th in the housing element 2 a preferred embodiment, since this type of attachment of bearing components on or in the housing element 2 can be synergistically combined with their design as a metal-foamed component. Already in the production of the housing element 2 Thus, components of the bearing assembly and / or other fasteners or seals advantageously on or on the housing member 2 be fixed. The fixed components such. B. the bearing ring 8th , In this way, a stable and positive connection with the housing element 2 received.

7 zeigt eine weitere Verbindungsvariante von Komponenten der Lagervorrichtung mit dem Gehäuseelement 2. Ausgehend von der Position der Drehachse A der Lageranordnung 1 handelt es sich bei 7 um eine Darstellung des Gehäuseelements 2, auf dessen Innenseite der Lagerring 8 (Außenring) mittels eines Elastomers 15 fixiert ist. In anderen Worten ausgedrückt, kann der Lageraußenring 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel mittels Einspritzen eines Elastomers 15 zwischen den Lageraußenring 8 und die innere Oberfläche des Gehäuseelements 2 auf bzw. in diesem fixiert werden. Alternativ zu dem Elastomer 15 könnte auch ein Ein- oder Verkleben des Lageraußenrings 8 mittels eines Klebers stattfinden. Durch den Einsatz von Elastomeren, d. h. festen aber elastisch verformbaren Kunststoffen, welche sich bei Zug- und/oder Druckbelastung elastisch verformen können, danach aber wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurückfinden, kann insbesondere eine Entkopplung von Lagervorrichtungskomponenten (wie z. B. dem Lageraußenring 8) von dem Gehäuseelements 2 erreicht werden. In dem in 7 gezeigten Beispiel sind der Lagerring 8 und das Gehäuseelements 2 durch die elastomere Schicht 15 derart gekoppelt, so dass es insbesondere bei Belastung einer um die Drehachse A rotierenden Lagervorrichtung zu einer Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen kommen kann. 7 shows a further connection variant of components of the bearing device with the housing element 2 , Starting from the position of the axis of rotation A of the bearing assembly 1 is it 7 to a representation of the housing element 2 , on the inside of the bearing ring 8th (Outer ring) by means of an elastomer 15 is fixed. In other words, the bearing outer ring 8th according to the embodiment by injection of an elastomer 15 between the bearing outer ring 8th and the inner surface of the housing member 2 be fixed on or in this. Alternative to the elastomer 15 could also be a bonding or gluing the bearing outer ring 8th take place by means of an adhesive. Through the use of elastomers, ie solid but elastically deformable plastics, which can deform elastically under tensile and / or compressive loading, but then return to their original, undeformed shape, in particular a decoupling of bearing device components (such as the bearing outer ring 8th ) of the housing element 2 be achieved. In the in 7 example shown are the bearing ring 8th and the housing element 2 through the elastomeric layer 15 so coupled, so that it can come to a reduction of vibrations and noise, especially when loading a rotating about the axis of rotation A bearing device.

8 zeigt schematisch einen Radialschnitt durch eine Lageranordnung 1, welche in ihrem grundlegenden Aufbau den bereits vorher beschriebenen Lageranordnungen entspricht, an deren Stirnseite jedoch ein Befestigungsmittel in Form eines Flanschs 11 mit darin angebrachten Befestigungsbohrungen 16 vorgesehen ist. 8th schematically shows a radial section through a bearing assembly 1 which corresponds in its basic structure to the bearing arrangements already described above, on the front side, however, a fastening means in the form of a flange 11 with mounting holes in it 16 is provided.

Der Flansch 11 weist für dessen Befestigung an der Stirnseite des Gehäuseelements 2 einen ringförmigen Vorsprung 17 auf, dessen Durchmesser d_v in etwa dem Durchmesser des Gehäuseelements 2 entspricht. Eine Wandstärke des umlaufenden Vorsprungs 17 ist aber geringer als die Wandstärke des Gehäuseelements 2, so dass bereits bei einer Herstellung des Gehäuseelements 2 der umlaufende Vorsprung 17, und damit der Befestigungsflansch 11, durch Integration per Ausschäumung verliersicher stirnseitig an das Gehäuseelement 2 angekoppelt werden kann. Auch hier stellt das Umschäumen eine effiziente, stabile und einfache Kopplungsvariante für das Befestigungselement 11 mit dem Gehäuseelement 2 dar. Mittels des Befestigungsflanschs 11 kann die gesamte Lageranordnung 1 über die Befestigungsbohrungen 16 beispielsweise an einer Wand, auf einem Mast oder Ständer, auf dem Boden oder dergleichen befestigt werden.The flange 11 has for its attachment to the front side of the housing element 2 an annular projection 17 on, whose diameter d _{v is} approximately equal to the diameter of the housing element 2 equivalent. A wall thickness of the circumferential projection 17 but is less than the wall thickness of the housing element 2 , so that already at a production of the housing element 2 the circumferential projection 17 , and thus the mounting flange 11 , By integration by foaming captive end face of the housing element 2 can be coupled. Again, the foaming provides an efficient, stable and simple coupling variant for the fastener 11 with the housing element 2 dar. By means of the mounting flange 11 can the entire bearing assembly 1 about the mounting holes 16 For example, be attached to a wall, on a mast or stand, on the ground or the like.

Die 9 zeigt eine Ausführungsform einer Lageranordnung 1, wobei an dem Gehäuseelement 2 wiederum ein Befestigungsmittel in Form eines Flanschs 11 vermittels einer elastomeren Kopplungsschicht 18 stirnseitig mit dem Gehäuseelement 2 gekoppelt ist.The 9 shows an embodiment of a bearing assembly 1 , wherein on the housing element 2 again a fastener in the form of a flange 11 by means of an elastomeric coupling layer 18 frontally with the housing element 2 is coupled.

Ähnlich wie bei dem anhand von 7 beschriebenem Ausführungsbeispiel, ist hier zwischen dem Befestigungselement bzw. Flansch 11 und einer Oberfläche des Gehäuseelements 2, an dem der Flansch 11 angeordnet ist, ein Elastomer 19 vorgesehen, um den Flansch 11 an dem Gehäuseelement 2 zu fixieren. Unter dem Bezugszeichen 19 kann aber gemäß anderen Ausführungsbeispielen auch ein Kleber verstanden werden. Dazu kann ein an dem Flansch 11 gebildeter ringförmiger Vorsprung 20 einen geringfügig größeren Durchmesser d_v als der Außendurchmesser des Gehäuseelements 2 aufweisen. In einem sich daraus ergebenden kleinen Spalt zwischen dem ringförmig um das Gehäuseelement 2 umlaufenden Vorsprung 20 und dem Gehäuseelement 2 kann zur Fixierung des Flanschs 11 das Elastomer bzw. der Kleber 19 eingespritzt werden, wodurch es wiederum zu einer im Vorhergehenden bereits beschriebenen vorteilhaften vibrations- und/oder geräuschmäßigen Entkopplung zwischen dem Befestigungsmittel bzw. Flansch 11 und dem Gehäuseelement 2 kommt.Similar to the case of 7 described embodiment, here is between the fastener or flange 11 and a surface of the housing member 2 to which the flange 11 is arranged, an elastomer 19 provided to the flange 11 on the housing element 2 to fix. Under the reference 19 However, according to other embodiments, an adhesive can be understood. This can be on the flange 11 formed annular projection 20 a slightly larger diameter d _v than the outer diameter of the housing member 2 exhibit. In a resulting small gap between the annular around the housing element 2 circumferential lead 20 and the housing element 2 can fix the flange 11 the elastomer or the adhesive 19 be injected, which in turn leads to an already described above advantageous vibration and / or noise decoupling between the fastener and flange 11 and the housing element 2 comes.

In 10 ist eine Ausführungsform einer Lageranordnung 1 gezeigt, wobei an dem Gehäuseelement 2 stirnseitig wiederum ein Befestigungsflansch 11 mit Befestigungsbohrungen 16 und einer zentralen Öffnung 21 an das Gehäuseelement 2 angeklebt ist.In 10 is an embodiment of a bearing assembly 1 shown, wherein on the housing element 2 in turn a mounting flange on the front side 11 with mounting holes 16 and a central opening 21 to the housing element 2 is glued on.

Dazu weist der Befestigungsflansch 11 in einem radialen Bereich 22 um die Öffnung 21 herum eine größere axiale Ausdehnung auf, als in radial weiter außen liegenden Endbereichen des Befestigungsflanschs 11. Der innenliegende ringförmige und axial verstärkt ausgebildete Bereich 22 des Befestigungsflanschs 11 weist dabei einen Durchmesser d_v auf, der geringfügig kleiner ist als ein Innendurchmesser des Gehäuseelements 2. Somit kann der Befestigungsflansch 11 mit dem axial vorstehenden Bereich 22 in das rohrförmige Gehäuseelement 2 eingebracht werden und mit diesem mittels eines Klebers 23 stirnseitig verklebt werden. Eine Kopplung mittels eines Elastomers ist aber ebenso denkbar. Ähnlich wie beim Umschäumen (siehe oben) oder bei einer Verbindung mit einem Elastomer, stellt das Verkleben von Komponenten, wie z. B. Lagerringen oder Befestigungsmitteln, eine aufwandsgünstige Befestigungsmöglichkeit mit einem reduzierten Montageaufwand für den Nutzer der Lagervorrichtung bzw. des Lagersystems dar.For this purpose, the mounting flange 11 in a radial area 22 around the opening 21 around a greater axial extent, as in radially outer end portions of the mounting flange 11 , The internal annular and axially reinforced trained area 22 of the mounting flange 11 in this case has a diameter d _v , which is slightly smaller than an inner diameter of the housing element 2 , Thus, the mounting flange 11 with the axially projecting portion 22 in the tubular housing element 2 be introduced and with this by means of an adhesive 23 glued frontally. A coupling by means of an elastomer is also conceivable. Similar to the foaming (see above) or a compound with an elastomer, the bonding of components, such. As bearing rings or fasteners, a low-cost mounting option with a reduced assembly costs for the user of the storage device or the storage system is.

11 zeigt einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Lageranordnung 1, welche als Stehlagerung ausgebildet ist und bei der an dem durch das Gehäuseelement 2 als Befestigungsmittel wenigstens ein Standfuß 24 (vorliegend: zwei Standfüße) angebracht ist. Durch die Standfüße 24 kann die Lageranordnung 1 beispielsweise für horizontale Kleinwindanlagen benutzt werden. 11 shows an axial section through a further embodiment of a bearing assembly 1 which is designed as a pillow bearing and in which by the housing element 2 as a fastening means at least one base 24 (in the present case: two feet) is attached. Through the feet 24 can the bearing arrangement 1 For example, be used for horizontal small wind turbines.

Zur Befestigung auf einem Boden 25 kann der Standfuß 24 Montagebohrungen 26 aufweisen. Auch bei dem als Stehlagerung ausgebildeten Ausführungsbeispiel der Lageranordnung 1 können die links- und rechtsseitig angebrachten Standfüße 24 jeweils durch Umschäumen mit Metallschaum von entsprechenden Koppelabschnitten 27 der Standfüße 24 in die äußere Wandung des Gehäuseelements 2 mit diesem verkoppelt sein. Alternativ können natürlich auch andere im Vorhergehenden beschriebene Verbindungstechniken, wie z. B. Kleben oder Elastomere, vorgesehen sein, um die Standfüße 27 mit dem Gehäuseelement 2 zu koppeln.For mounting on a floor 25 can the pedestal 24 mounting holes 26 exhibit. Also in the trained as a pillow bearing embodiment of the bearing assembly 1 can the left and right side mounted feet 24 each by foaming with metal foam of corresponding coupling sections 27 the feet 24 in the outer wall of the housing element 2 be coupled with this. Alternatively, of course, other connection techniques described above, such. As gluing or elastomers, be provided to the feet 27 with the housing element 2 to pair.

Insgesamt kann durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine komplette Lagergehäuse-Fertiglösung, insbesondere für Kleinwindanlagen, angeboten werden. Ausführungsbeispiele der Lagervorrichtung zeichnen sich durch integrierte und gekoppelte Bauteile aus, insbesondere durch die im Vorhergehenden beschriebene Umschäumtechnik mit Metallschaum. Durch die beschriebene Vorabmontage von Komponenten bereits bei einer Herstellung insbesondere des Gehäuseelements 2 lässt sich ein späterer Montageaufwand für hier beschriebene Lageranordnungen erheblich verringern.Overall, by embodiments of the present invention, a complete bearing housing-ready solution, especially for small wind turbines, are offered. Exemplary embodiments of the bearing device are characterized by integrated and coupled components, in particular by the foam-molding technique with metal foam described above. By the described pre-assembly of components already in a production, in particular of the housing element 2 can be significantly reduced later installation effort for bearing arrangements described here.

Die Anzahl der zur Montage benötigten Bauteile kann verringert werden. Des Weiteren können Ausführungsbeispiele schwingungs-, vibrations- und/oder geräuscharm und außerdem korrosionsbeständig und leicht ausgeführt werden, was in der Folge wiederum zu einer Kostenreduktion beitragen kann.The number of components required for mounting can be reduced. Furthermore, embodiments may be vibration, vibration and / or low noise and also corrosion resistant and easy to perform, which in turn may contribute to a cost reduction.

Des Weiteren wird es durch Ausführungsbeispiele möglich, gerade für Lagersysteme eine Art Baukastensystem anzubieten.Furthermore, it is possible by embodiments, especially for storage systems to offer a kind of modular system.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lageranordnungbearing arrangement
22: Gehäuseelementhousing element
33: drehbar gelagertes Bauteil (Welle)rotatably mounted component (shaft)
44: Lager (Wälzlager)Bearings (rolling bearings)
55: inneres Schalenelementinner shell element
66: äußeres Schalenelementouter shell element
77: Metallschaummetal foam
88th: Lagerringbearing ring
99: Befestigungselementfastener
1010: Ausnehmungrecess
1111: Flanschflange
1212: Dichtungpoetry
1313: Halteabschnittholding section
1414: Befestigungsbohrungmounting hole
1515: Elastomerelastomer
1616: Befestigungsbohrungmounting hole
1717: Vorsprunghead Start
1818: elastomere Kopplungsschichtelastomeric coupling layer
1919: Elastomerelastomer
2020: Vorsprunghead Start
2121: Öffnungopening
2222: radialer Bereichradial area
2323: KleberGlue
2424: Standfußstand
2525: Bodenground
2626: Montagebohrungmounting hole
2727: Koppelabschnittcoupling section
VV: Volumenvolume
dd: radiale Erstreckung des Schalenelementsradial extent of the shell element
DD: radiale Erstreckung des Metallschaumsradial extension of the metal foam
AA: Drehachseaxis of rotation

Claims

Bearing arrangement ( 1 ), comprising a housing element ( 2 ) and a relative to this rotatably mounted component ( 3 ), wherein between the housing element ( 2 ) and the component ( 3 ) at least one warehouse ( 4 ), wherein the housing element ( 2 ) an inner shell element ( 5 ) and an outer shell element ( 6 ), wherein the two shell elements ( 5 . 6 ) einschießen between a volume (V) and wherein the volume (V) with a metal foam ( 7 ), characterized in that at least one bearing ring ( 8th ) of the warehouse ( 4 ) on the housing element ( 2 ) is fixed by the bearing ring ( 8th ) a recess ( 10 ) in one of the shell elements ( 5 . 6 ) and with which the shell element ( 5 . 6 ) penetrating section in the metal foam ( 7 ) is embedded.

Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the inner shell element ( 5 ) and the outer shell element ( 6 ) are at least partially tubular, wherein the between the shell elements ( 5 . 6 ) enclosed volumes (V) in the tubular area of the shell elements ( 5 . 6 ) has a hollow cylindrical shape.

Bearing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the shell elements ( 5 . 6 ) are formed at least in sections by means of a blow molding process.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the radial extent (d) of the shell elements ( 5 . 6 ) at most 20%, preferably at most 15%, of the radial extent (D) of the metal foam ( 7 ) is.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the shell elements ( 5 . 6 ) made of plastic, metal, made of a fiber composite material or concrete.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one bearing ( 4 ) is designed as a rolling bearing.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that a fastening element ( 9 ), which has a flange ( 11 ) for fastening a further component, in particular at least one wing of a wind turbine, having.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that between the rotatably mounted component ( 3 ) and the housing element ( 2 ) at least one seal ( 12 ) is arranged.