DE102013100621B4 - Sicherungsring-Haltevorrichtung für eine Hauptwelle in einer Windkraftanlage - Google Patents

Sicherungsring-Haltevorrichtung für eine Hauptwelle in einer Windkraftanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102013100621B4
DE102013100621B4 DE102013100621.3A DE102013100621A DE102013100621B4 DE 102013100621 B4 DE102013100621 B4 DE 102013100621B4 DE 102013100621 A DE102013100621 A DE 102013100621A DE 102013100621 B4 DE102013100621 B4 DE 102013100621B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
annular groove
groove
rotor shaft
main rotor
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102013100621.3A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102013100621A1 (de
Inventor
Adam Daniel Minadeo
P Nunez Fabian
Scott Denton Thomason
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Renovables Espana SL Es
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE102013100621A1 publication Critical patent/DE102013100621A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013100621B4 publication Critical patent/DE102013100621B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70Bearing or lubricating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/063Fixing them on the shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/60Shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/30Retaining components in desired mutual position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/31Wind motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Snaps, Bayonet Connections, Set Pins, And Snap Rings (AREA)

Abstract

Halteanordnung zur Sicherung einer Hauptrotorwelle in einer Windkraftanlage in Bezug auf einen Lagerblock, die aufweist:eine Hauptrotorwelle, die geeignet ist, um sich durch den Lagerblock zu erstrecken;eine Ringnut, die in einer äußeren Umfangsfläche der Hauptrotorwelle ausgebildet und im montierten Zustand zu dem Lagerblock axial versetzt angeordnet ist;einen Sicherungsring, der in die Ringnut eingreift; undeine Entlastungsnut, die in der äußeren Umfangsfläche der Hauptrotorwelle ausgebildet und zu der Ringnut axial versetzt angeordnet ist, wobei die Entlastungsnut eine radiale Tiefe aufweist und in einem axialen Abstand zu der Ringnut ausgebildet ist, um so Spannungen an der Ringnut zu reduzieren,wobei der Sicherungsring und die Ringnut konstruiert sind, um eine auslegungsgemäße axiale Belastbarkeit zu erreichen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft allgemein Windkraftanlagen und insbesondere eine Anordnung zur Halterung der Hauptwelle der Windkraftanlage in Bezug auf einen Lagerblock.
  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Windkraft wird als eine der reinsten, umweltfreundlichsten Energiequellen, die derzeit zur Verfügung stehen, angesehen, und Windkraftanlagen haben in dieser Hinsicht zunehmend Beachtung gewonnen. Eine moderne Windkraftanlage enthält gewöhnlich einen Turm, einen Generator, ein Getriebe, eine Gondel und ein oder mehrere Rotorblätter. Die Rotorblätter fangen kinetische Energie des Windes unter Verwendung bekannter Flügelprinzipien ein. Die Rotorblätter übertragen die kinetische Energie in Form von Rotationsenergie, um eine Welle zu drehen, die die Rotorblätter mit einem Getriebe oder, falls ein Getriebe nicht verwendet wird, unmittelbar mit dem Generator koppelt. Der Generator wandelt anschließend die mechanische Energie in elektrische Energie um, die in ein Versorgungsnetz eingespeist werden kann.
  • Verschiedene Komponenten der Windkraftanlage, die in der Gondel angeordnet sind, müssen gelagert bzw. getragen werden. Deshalb ist in der Gondel eine Lager- bzw. Trägerplatte vorgesehen, um z.B. die Welle und optional das Getriebe, falls dieses vorhanden ist, sowie den Generator, zu haltern. Insbesondere muss die Welle abgestützt bzw. gelagert sein, während sie sich von den Rotorblättern und der Nabe zu dem Getriebe und/oder dem Generator erstreckt. Typische herkömmliche Vorrichtungen zur Lagerung der Wellen nach dem Stand der Technik umfassen Stützlagerblöcke. Zum Beispiel ist in einer typischen Konfiguration die Hauptrotorwelle in dem Hauptlagergehäuse in einem relativ eng passenden inneren Ring eingepresst und wird von diesem in Stellung gehalten. Eine Sicherungsmutter ist als eine gesonderte Sicherungshaltevorrichtung vorgesehen und steht mit einem in der Hauptrotorwelle ausgebildeten Gewinde in Eingriff.
  • Eine beispielhafte Vorrichtung mit Stützlagerblöcken zur Lagerung einer Welle offenbart US 2011 / 0 243 754 A1 .
  • US 2006 / 0 222 280 A1 beschreibt eine Welle mit einer umfänglichen Nut, wobei auf der Welle ein Lager angeordnet ist, auf das mittels eines in der Nut angeordneten Ringes mit keilförmigem Querschnitt eine Kraft ausgeübt wird.
  • US 3 193 338 A zeigt eine Welle mit einer ringförmigen Nut, in der ein Sicherungsring angeordnet ist.
  • US 7 285 052 B1 zeigt eine Welle mit Gleitlagersitzen und Keilabschnitten für ein Getriebe.
  • Zum Beispiel ist bezugnehmend auf 3 eine Konfiguration nach dem Stand der Technik zur Halterung des Hauptlagers um die Rotorwelle 20 in einer Position relativ zu dem Stehlagerblock 30 veranschaulicht. Bei dieser Konfiguration ist eine Sicherungsmutter 38 auf ein Gewinde aufgeschraubt, das in der äußeren Umfangsfläche der Welle 20 ausgebildet ist, wobei die Sicherungsmutter 38 derart axial vordringt, dass sie gegen einen inneren Ring 48 anliegt. Das Hauptlager ist auf die Hauptwelle 20 aufgepresst und ist durch den Lagerblock aufgenommen. Die Einrichtung der Sicherungs- oder Kontermutter 38 dient hauptsächlich als eine sekundäre oder Sicherungshalteeinrichtung.
  • Die mit einem Gewinde versehene Sicherungsmutteranordnung kann jedoch nachteilig sein. Zum Beispiel können die Kosten und die Zeit, die mit der Herstellung der Gewinde an der Hauptrotorwelle verbunden sind, beträchtlich sein. Eine jährliche Überprüfung der Sicherungsmutter erfordert ein manuelles Lösen und Wiederanziehen der Mutter mit einem Schraubenschlüssel, dessen Einsatz mühsam ist und der aufgrund des hohen Drehmomentes, das erforderlich ist, um die Sicherungsmutter entsprechend Auslegungsvorschriften hinreichend anzuziehen, zu Verletzungen von Fachkräften geführt hat.
  • Somit würde eine verbesserte Halteanordnung, die wenigstens manche der Nachteile der herkömmlichen Sicherungsmutteranordnung beseitigt, einen vorteilhaften Fortschritt in der Industrie darstellen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird dazu eine Halteanordnung zur Sicherung einer Hauptrotorwelle in einer Windkraftanlage in Bezug auf einen Lagerblock gemäß Anspruch 1 angegeben.
  • Aspekte und Vorteile der Erfindung sind zum Teil in der folgenden Beschreibung angegeben oder können aus der Beschreibung offenkundig sein, oder sie können durch Umsetzung der Erfindung in die Praxis erfahren werden.
  • Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine Halteanordnung zur Sicherung einer Hauptrotorwelle in einer Windkraftanlage in Bezug auf einen Lagerblock geschaffen. Die Anordnung enthält eine Hauptrotorwelle, die sich durch einen Lagerblock in dem Windkraftanlagenantriebsstrang erstreckt. Eine Ringnut ist in einer äußeren Umfangsfläche der Hauptrotorwelle ausgebildet und zu dem Lagerblock axial versetzt. Ein Sicherungsring greift in die Nut ein, wobei der Sicherungsring und die zugehörige Ringnut ausgelegt sind, um eine auslegungsgemäße axiale Belastbarkeit zu erreichen, die für eine Sicherungshalteeinrichtung der Rotorwelle ohne eine Sicherungsmutteranordnung ausreicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist eine Entlastungsnut in der äußeren Umfangsfläche der Hauptrotorwelle ausgebildet und zu der Ringnut axial versetzt angeordnet. Die Entlastungsnut weist eine radiale Tiefe auf und ist in einem axialen Abstand zu der Ringnut definiert, um Spannungen an der Ringnut, wünschenswerterweise bis unter die Spannungen an der Entlastungsnut, zu reduzieren.
  • Die Entlastungsnut kann mit verschiedenen charakteristischen Eigenschaften konstruiert sein. Zum Beispiel kann die radiale Tiefe der Entlastungsnut größer als die radiale Tiefe der Ringnut sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Entlastungsnut Seitenwände und einen flachen Grund in der Axialrichtung der Hauptrotorwelle aufweisen. Die Seitenwände können in einer bestimmten Ausführungsform als gerundete Schulterhohlkehlen oder Schulterausrundungen ausgebildet sein, die sich von dem flachen Grund aus bis zu der äußeren Umfangsfläche der Hauptrotorwelle erstrecken.
  • Die Entlastungsnut kann ausgelegt sein, um bestimmte Spannungsentlastungswerte zu erreichen. Zum Beispiel kann die Entlastungsnut in einer Ausführungsform eine radiale Tiefe von 10 mm aufweisen, wobei die gerundeten Schulterhohlkehlen einen Radius (R) von 10 mm aufweisen. Die Entlastungsnut kann von der Ringnut in einem Abstand von 8 mm bis 10 mm axial beabstandet angeordnet sein. Es sollte erkannt werden, dass die Tiefe, die Länge und der Abstand der Entlastungsnut mit der Größe der Ringnut in Beziehung stehen und dass verschiedene Maßvarianten innerhalb des Umfangs und Rahmens der Erfindung liegen.
  • Die Ringnut kann ebenfalls auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Ringnut Seitenwände und einen flachen Boden in der Axialrichtung der Hauptrotorwelle sowie gerundete Ecken, die zwischen den Seitenwänden und dem flachen Boden mit einem derartigen Radius, dass der flache Boden über die Ecken erhöht ist, aufweisen.
  • Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verstanden. Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Offenbarung enthalten sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
  • Figurenliste
  • Eine vollständige und befähigende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich deren bester Ausführungsart, die sich an einen Fachmann auf dem Gebiet richtet, ist in der Beschreibung dargelegt, die auf die beigefügten Figuren Bezug nimmt, in denen zeigen:
    • 1 eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Windkraftanlage;
    • 2 eine Perspektivansicht von einer Trägerplatte, Lagerblöcken, einer Hauptwelle und einer Halteanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • 3 eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Sicherungsmutter-Halteanordnung;
    • 4 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Sicherungsring-Halteanordnung gemäß Aspekten der Erfindung;
    • 5 eine Vorderansicht eines Sicherungsringes mit einer detaillierten Zeichnung des Trennendes des Sicherungsrings;
    • 6 eine Längsschnittansicht einer Hauptrotorwelle mit Details der Sicherungsringnut und der Entlastungsnut;
    • 7 eine grafische Darstellung von Biegespannungen der Entlastungsnut und Ringnut für verschiedene Abmessungen der jeweiligen Nuten; und
    • 8 eine Vorderansicht einer modifizierten Ausführungsform eines Sicherungsringes.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird nun im Einzelnen auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen. In der Tat wird es für Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass von dem Umfang oder Rahmen der Erfindung abgewichen wird. Zum Beispiel können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit besteht die Absicht, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen mit umfassen soll, wie sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
  • 1 veranschaulicht eine Windkraftanlage 10 von herkömmlichem Aufbau. Die Windkraftanlage 10 enthält einen Turm 12 mit einer an diesem montierten Gondel 14. Mehrere Rotorblätter 16 sind an einer Rotornabe 18 montiert, die wiederum mit einem Hauptflansch verbunden ist, der eine Hauptrotorwelle dreht, wie nachstehend erläutert. Die Energieerzeugungs- und Steuerungskomponenten der Windkraftanlage sind innerhalb der Gondel 14 untergebracht. Die Ansicht nach 1 ist lediglich für veranschaulichende Zwecke vorgesehen, um die vorliegende Erfindung in einem beispielhaften Einsatzgebiet zu platzieren. Es sollte erkannt werden, dass die Erfindung nicht auf irgendeine spezielle Bauart einer Windkraftanlagenkonfiguration beschränkt ist.
  • 2 veranschaulicht bestimmte Antriebsstrangkomponenten der Windkraftanlage 10, die innerhalb der Gondel 14 untergebracht sind. Insbesondere enthält eine Hauptrotorwelle 20 einen Flansch 22 zur Montage der Nabe 18 an diesem. Die Welle 20 ist mit einem (nicht veranschaulichten) Generator betriebsmäßig verbunden. Die Welle 20 kann in einigen Ausführungsformen eine Direktantriebswelle 20 sein. In diesen Ausführungsformen ist die Welle 20 direkt mit dem Generator verbunden. Alternativ kann ein (nicht veranschaulichtes) Getriebe zwischen der Welle 20 und dem Generator angeordnet sein und die betriebsmäßige Verbindung zwischen der Welle 20 und dem Generator herstellen. Eine Drehung der Rotorblätter 16 wird über die Nabe 18 auf die Welle 20 und von der Welle 20 auf den Generator übertragen.
  • Eine Lager- bzw. Trägerplatte 24 ist dazu vorgesehen, die Welle 20 zu tragen, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Im Allgemeinen ist die Trägerplatte 24 ein Rahmen, der in der Gondel 14 angeordnet ist. Die Trägerplatte 24 trägt ferner weitere Komponenten der Windkraftanlage 10, wie beispielsweise den Generator und/oder, falls dieses vorhanden ist, das Getriebe.
  • Die Trägerplatte 24 kann einen oder mehrere Lagerblöcke 30 zur Aufnahme und Lagerung der Welle 20 enthalten. In einer Ausführungsform, wie sie in 2 veranschaulicht ist, enthält die Trägerplatte 24 einen vorderen Lagerblock 32 benachbart zu der Nabe 18 und einen hinteren Lagerblock 24 distal von der Nabe 18. Die Stehlagerblöcke 32, 34 sind an der Trägerplatte 24 über Montageeinrichtungen 40, Befestigungsmittel 42 und Lagerstützen 44 montiert.
  • Weiterhin bezugnehmend auf 2 ist eine Halteanordnung 50 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung zur Sicherung der Position der Hauptrotorwelle 20 in Bezug auf den hinteren Lagerblock 34 veranschaulicht. Es sollte erkannt werden, dass die Halteanordnung 50 bei einem beliebigen Lagerblock 30 entlang der Hauptrotorwelle 20 eingesetzt werden kann und nicht auf irgendeinen bestimmten Lagerblock beschränkt ist.
  • Bezugnehmend auf die 2 und 4 enthält die veranschaulichte Ausführungsform der Halteanordnung 50 eine Ringnut 54 (6), die in der äußeren Umfangsfläche 52 der Rotorwelle 20 ausgebildet ist. Die Ringnut 54 ist zu dem Lagerblock 30 axial versetzt angeordnet. Ein Sicherungsring 68 ist innerhalb der Ringnut 54 eingelegt bzw. greift in diese ein. Der Sicherungsring 68 und die Ringnut 54 sind gestaltet, um eine auslegungsgemäße axiale Belastbarkeit bzw. Tragfähigkeit zu erreichen, die ausreicht, um als eine Sicherungshalteeinrichtung für die Welle 20 zu dienen, ohne die Nachteile und Komplexität der Sicherungsmutteranordnung 38 zu haben, wie sie in der Konfiguration nach dem Stand der Technik gemäß 3 dargestellt ist.
  • Der Sicherungsring 68 ist in größeren Einzelheiten in 5 (einschließlich einer Zeichnung des Details A) dargestellt. Der Sicherungsring 68 ist von einer herkömmlichen Konfiguration und weist einen Durchmesser 78 auf, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Hauptrotorwelle 20 entspricht. Der Sicherungsring 68 weist ein offenes Ende oder Trennende 70 auf, an dem der Ring 68 unterbrochen und durch einen Abstand bzw. Zwischenraum 74 getrennt ist. Die Enden des Sicherungsringes 68 an dem Trennende 70 weisen eine im Wesentlichen verringerte radiale Abmessung 72 im Vergleich zu einer maximalen radialen Abmessung 80 unmittelbar gegenüberliegend zu dem Trennende 70 auf. Wie verstanden wird, ermöglicht diese charakteristische Eigenschaft des sich vermindernden radialen Profils dem Sicherungsring, in einer jeweiligen Sicherungsringnut 54 in Eingriff und aus dieser heraus außer Eingriff mittels eines geeigneten Trennwerkzeugs gebracht zu werden, das in Löcher 76 in den Enden des Sicherungsrings 68 an dem Trennende 70 eingreift, um den Sicherungsring 68 zu öffnen und diesen aufzuweiten bzw. zu spreizen, um ihn um die Welle 20 herum in Eingriff zu bringen und außer Eingriff zu nehmen.
  • In einer modifizierten Ausführungsform, wie sie in 8 dargestellt ist, weist der Sicherungsring 68 eine konstante radiale Abmessung 72 um deren Umfang herum auf. An verschiedenen Stellen (z.B. bei etwa 45° auf jeder Seite des Trennendes 70) sind Aussparungen 75 ausgebildet, um eine hinreichende Flexibilität für den Sicherungsring 68 zu ermöglichen, damit dieser innerhalb der Sicherungsringnut 54 in Eingriff und aus dieser heraus außer Eingriff gebracht werden kann.
  • Bezugnehmend auf 6 (und die dieser zugeordnete Zeichnung mit dem Detail B) kann ersehen werden, dass die Sicherungsringnut 54 mit verschiedenen konstruktiven Eigenschaften und Merkmalen ausgebildet sein kann. Zum Beispiel weist die Ringnut 54 in der veranschaulichten Ausführungsform eine axiale Länge 66 auf, die durch die Seitenwände 56 definiert ist. Die Nut 54 kann einen flachen Grund- oder Bodenabschnitt 58 enthalten, der zwischen gerundeten Ecken 60 definiert ist, wobei die Ecken einen Auslegungsradius aufweisen. Zum Beispiel beträgt der Eckenradius in der veranschaulichten Ausführungsform R = 1 mm, und der flache Bodenabschnitt 58 der Ringnut 54 ist über die Ecken 60 um eine Höhe 62 (von 0,2 mm in der veranschaulichten Ausführungsform) erhöht. Weiterhin bezugnehmend auf das Detail B weist die Ringnut 54 eine auslegungsgemäße radiale Tiefe 64 auf, die in der veranschaulichten Ausführungsform 9 mm beträgt, verglichen mit der axialen Länge 66 von 9,3 mm.
  • Es sollte ohne weiteres erkannt werden, dass die Auslegungsmaße der Ringnut 54 nicht beschränkt sind und ohne weiteres ausgelegt werden können, um gemäß Aspekten der Erfindung jede beliebige gewünschte axiale Belastungscharakteristik für die Kombination aus dem Sicherungsring 68 und der Ringnut 54 zu erreichen.
  • Weiterhin bezugnehmend auf 6 kann die Halteanordnung 50 in bestimmten Ausführungsformen eine Entlastungsnut 82 enthalten, die ebenfalls in der äußeren Umfangsfläche 52 der Hauptrotorwelle 20 ausgebildet ist. Die Entlastungsnut 82 ist zu der Ringnut 54 in der Richtung zu dem inneren Ring 48 (4) hin axial versetzt. Die Entlastungsnut 82 ist mit einer radialen Tiefe 92 und einer axialen Länge 90 ausgelegt bzw. konstruiert und weist einen axialen Versatzabstand 94 zu der Ringnut 54 auf, um so ein reduziertes Spannungsprofil an der Ringnut 54 zu erzielen. In der veranschaulichten Ausführungsform, wie sie in 6 dargestellt ist, weist die Entlastungsnut 82 eine axiale Länge 90 von 30 mm und eine radiale Tiefe 92 von 10 mm auf. Es kann erwünscht sein, dass die Entlastungsnut 82 eine größere radiale Tiefe 92 als die Ringnut 54 aufweist, wie in 6 angezeigt.
  • Die Entlastungsnut 82 enthält Seitenwände 84, die in der veranschaulichten Ausführungsform durch kontinuierlich gerundete Schulterhohlkehlen 86 gebildet sind, die einen definierten Radius aufweisen. Zum Beispiel weisen die Schulterhohlkehlen 86 in der Ausführungsform nach 6 einen Radius R = 10 mm auf, der der radialen Tiefe 92 der Entlastungsnut 82 entspricht.
  • Weiterhin bezugnehmend auf 6 kann der Versatzabstand zwischen der Ringnut 54 und der Entlastungsnut 82 in der veranschaulichten Ausführungsform von 8 mm bis 10 mm variieren. Bei der speziellen Konfiguration, wie sie in 6 veranschaulicht ist, und den darin angegebenen Dimensionsparametern sind die in einem normalen Betriebszustand der Hauptrotorwelle 20 an der Ringnut 54 induzierten Spannungen geringer als die oder gleich den Spannungen an der Entlastungsnut 82. Auf diese Weise wird der Sicherungsring 68 die spannungsbegrenzende Komponente der Halteanordnung 50 anstatt der Ringnut 54, in der der Sicherungsring sitzt.
  • 7 zeigt eine grafische Darstellung bestimmter dimensionaler Kombinationen für die Entlastungsnut 82 in Bezug auf die Ringnut 54, wie in 6 veranschaulicht. Die Grafik in 7 zeigt die Biegespannungsfaktoren an, die mit jeder Kombination verbunden sind. Zum Beispiel ist bezugnehmend auf den linken Eintrag in der Grafik der Biegespannungsfaktor für eine Sicherungsringnut 54 alleine (ohne eine Entlastungsnut) dargestellt.
  • Der nächste Eintrag auf der Grafik zeigt die gleiche Sicherungsringnut 54 mit einer einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Entlastungsnut, die einen Radius von 10 mm und einen Versatzabstand von 8 mm zu der Sicherungsringnut 54 aufweist. Bei dieser Kombination sind die Spannungen an der Entlastungsnut und der Sicherungsringnut im Wesentlichen gleich.
  • Der nächste Eintrag auf der Grafik nach 7 ist für eine Entlastungsnut mit einer radialen Tiefe von 10 mm, einer axialen Länge von 30 mm und einem Versatzabstand von 9 mm zu der Sicherungsringnut 54. In ähnlicher Weise weist der nächste Eintrag in 7 eine Entlastungsnutkonfiguration der gleichen Art, jedoch mit einem axialen Versatzabstand von 8 mm zu der Sicherungsringnut 54 auf. Dieser spezielle Eintrag repräsentiert die Konfiguration nach 6, während der vorherige Eintrag einer ähnlichen wie der Ausführungsform nach 6 entspricht, jedoch mit einem erhöhten axialen Versatzabstand 94 von 9 mm anstatt von 8 mm. Der nächste Eintrag in der Grafik nach 7 ist für eine ähnliche Entlastungsnutkonfiguration, die eine axiale Länge 90 von 40 mm aufweist.
  • Weiterhin bezugnehmend auf die grafische Darstellung in 7 sind die beiden nächsten Einträge in der Grafik für Entlastungsnuten mit einer radialen Tiefe von 8 mm und einer axialen Länge von 25 mm bzw. 30 mm sowie einem Trennabstand zwischen den jeweiligen Nuten von 8 mm angegeben.
  • Es kann aus der in 7 dargestellten Grafik ersehen werden, dass die Entlastungsnuten mit der größeren Tiefe (den radialen Tiefenwerten von 10 mm) beim Schutz der Sicherungsringnut vor Spannungen im Vergleich zu den Nuten mit einer geringeren Tiefe (einer radialen Tiefe von 8 mm) effektiver sind. Es sollte aus der Grafik erkennbar sein, dass bevorzugte Kombinationen diejenigen sind, die in der Grafik eingekreist sind, insofern als die Biegespannungsfaktoren für die Sicherungsringnut für die angegebenen Entlastungsnutabmessungen dort die geringsten sind (und somit diese am besten geschützt ist).
  • Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
  • Es ist eine Halteanordnung zur Sicherung einer Hauptrotorwelle in einer Windkraftanlage in Bezug auf einen Lagerblock geschaffen. Eine Hauptrotorwelle erstreckt sich durch einen Lagerblock hindurch, und eine Ringnut ist in einer äußeren Umfangsfläche der Hauptrotorwelle axial versetzt zu dem Lagerblock ausgebildet. Ein Sicherungsring greift in die Ringnut ein, wobei der Sicherungsring und die Ringnut konstruiert sind, um eine auslegungsgemäße axiale Belastbarkeit zu erreichen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Windkraftanlage
    12
    Turm
    14
    Gondel
    16
    Rotorblatt
    18
    Rotornabe
    20
    Welle
    22
    Flansch
    24
    Lagerplatte, Trägerplatte
    30
    Lagerblock, Stehlager
    32
    vorderer Lagerblock
    34
    hinterer Lagerblock
    38
    Sicherungsmutter
    40
    Montageeinrichtung
    42
    Befestigungsmittel
    44
    Lagerstütze
    46
    Flanschring
    48
    innerer Ring
    50
    Halteanordnung
    52
    äußere Umfangsfläche
    54
    Ringnut
    56
    Seitenwände
    58
    flacher Bodenabschnitt
    60
    Ecken
    62
    erhöhte Höhe
    64
    radiale Tiefe
    66
    axiale Länge
    68
    Sicherungsring
    70
    Trennende, Freigabeende
    72
    radiale Abmessung
    74
    Trennung
    75
    Aussparungen
    76
    Löcher
    78
    Durchmesser
    80
    maximale radiale Abmessung
    82
    Entlastungsnut
    84
    Seitenwände
    86
    Schulterhohlkehlen, Schulterausrundungen
    88
    flacher Boden, flacher Grund
    90
    axiale Länge
    92
    radiale Tiefe
    94
    axialer Abstand

Claims (9)

  1. Halteanordnung zur Sicherung einer Hauptrotorwelle in einer Windkraftanlage in Bezug auf einen Lagerblock, die aufweist: eine Hauptrotorwelle, die geeignet ist, um sich durch den Lagerblock zu erstrecken; eine Ringnut, die in einer äußeren Umfangsfläche der Hauptrotorwelle ausgebildet und im montierten Zustand zu dem Lagerblock axial versetzt angeordnet ist; einen Sicherungsring, der in die Ringnut eingreift; und eine Entlastungsnut, die in der äußeren Umfangsfläche der Hauptrotorwelle ausgebildet und zu der Ringnut axial versetzt angeordnet ist, wobei die Entlastungsnut eine radiale Tiefe aufweist und in einem axialen Abstand zu der Ringnut ausgebildet ist, um so Spannungen an der Ringnut zu reduzieren, wobei der Sicherungsring und die Ringnut konstruiert sind, um eine auslegungsgemäße axiale Belastbarkeit zu erreichen.
  2. Halteanordnung nach Anspruch 1, wobei die radiale Tiefe der Entlastungsnut größer ist als eine radiale Tiefe der Ringnut.
  3. Halteanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Entlastungsnut Seitenwände und einen flachen Grund in der axialen Richtung der Hauptrotorwelle aufweist.
  4. Halteanordnung nach Anspruch 3, wobei die Seitenwände gerundete Schulterhohlkehlen von dem flachen Grund zu der äußeren Umfangsfläche aufweisen.
  5. Halteanordnung nach Anspruch 4, wobei die Entlastungsnut eine radiale Tiefe von 10 mm aufweist und die gerundeten Schulterhohlkehlen einen Radius von R = 10 mm aufweisen.
  6. Halteanordnung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entlastungsnut zu der Ringnut im Abstand von 8 mm bis 10 mm axial beabstandet angeordnet ist.
  7. Halteanordnung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannungen an der Ringnut geringer als die oder gleich den Spannungen an der Entlastungsnut sind.
  8. Halteanordnung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sicherungsring die spannungsbegrenzende Komponente im Vergleich zu der Ringnut bildet.
  9. Halteanordnung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ringnut Seitenwände und einen flachen Boden in der axialen Richtung der Hauptrotorwelle aufweist, wobei die Ringnut ferner gerundete Ecken zwischen den Seitenwänden und dem flachen Boden mit einem derartigen Radius aufweist, dass der flache Boden über den Ecken erhöht angeordnet ist.
DE102013100621.3A 2012-01-31 2013-01-22 Sicherungsring-Haltevorrichtung für eine Hauptwelle in einer Windkraftanlage Active DE102013100621B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/362,328 2012-01-31
US13/362,328 US9249782B2 (en) 2012-01-31 2012-01-31 Snap ring retention assembly for a main shaft in a wind turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013100621A1 DE102013100621A1 (de) 2013-08-01
DE102013100621B4 true DE102013100621B4 (de) 2021-11-04

Family

ID=48783850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013100621.3A Active DE102013100621B4 (de) 2012-01-31 2013-01-22 Sicherungsring-Haltevorrichtung für eine Hauptwelle in einer Windkraftanlage

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9249782B2 (de)
DE (1) DE102013100621B4 (de)
DK (1) DK178417B1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2537378B (en) * 2015-04-14 2017-04-26 Primetals Tech Ltd Bearing system and method
DK3299616T3 (da) 2016-09-23 2019-10-14 Siemens Gamesa Renewable Energy As Monteringssegmenter og vindmølle med monteringssegmenter
US10385830B2 (en) * 2017-07-14 2019-08-20 General Electric Company Compound main bearing arrangement for a wind turbine
CN109667725A (zh) * 2017-10-17 2019-04-23 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种带锁紧螺纹的风力发电机主轴及主轴系统
US11795917B2 (en) 2022-03-23 2023-10-24 General Electric Renovables Espana, S.L. Edge pressure relieving groove shaft

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3193338A (en) 1961-07-07 1965-07-06 Farymann Diesel Bearing
US20060222280A1 (en) 2005-03-31 2006-10-05 Hirotake Harada Shaft assembly
US7285052B1 (en) 2002-08-19 2007-10-23 Sennax Industries, Inc. Intermediate shaft assembly
US20110243754A1 (en) 2011-02-07 2011-10-06 General Electric Company Pillow Block for Bed Plate of Wind Turbine

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2897022A (en) 1957-09-05 1959-07-28 Torrington Co Mounting for roller bearings
US3214204A (en) 1961-10-02 1965-10-26 Sundstrand Corp Retainer assembly
GB1260523A (en) 1968-04-10 1972-01-19 Hoechst Ag Snap ring of plastic material for rolling bearings
SE381721B (sv) 1971-06-05 1975-12-15 Zahnradfabrik Friedrichshafen Anordning for fasthallning av en tva- eller flerdelad ring
US3912345A (en) 1973-08-31 1975-10-14 Republic Steel Corp Bearing chocking assembly for mill rolls
US4274807A (en) * 1978-07-31 1981-06-23 Kenney Clarence E Speed control system for a windmill
US4497612A (en) * 1983-11-25 1985-02-05 General Electric Company Steam turbine wheel antirotation means
US4806028A (en) 1988-06-20 1989-02-21 General Motors Corporation Bearing race keeper ring retention sleeve
US5060750A (en) 1989-08-24 1991-10-29 Deere & Company Axle shaft retention structure
US5484242A (en) 1994-07-12 1996-01-16 Deere & Company Snap ring retaining washer
GB9510926D0 (en) 1995-05-31 1995-07-26 Nastech Europ Ltd Shaft coupling
US5746517A (en) 1996-12-30 1998-05-05 Eskridge, Inc. Retaining assembly for roller bearings
JP2005503518A (ja) 2001-03-12 2005-02-03 ハンセン・トランスミッションズ・インターナショナル・ナムローゼフェンノートシャップ 歯車軸の軸受組立体
US6773214B2 (en) 2002-08-07 2004-08-10 The Boeing Company Snap ring retention system
EP1639276B1 (de) * 2003-07-02 2011-12-21 The Timken Company Schrägverzahnung enthaltendes getriebe und lageranordnung dafür

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3193338A (en) 1961-07-07 1965-07-06 Farymann Diesel Bearing
US7285052B1 (en) 2002-08-19 2007-10-23 Sennax Industries, Inc. Intermediate shaft assembly
US20060222280A1 (en) 2005-03-31 2006-10-05 Hirotake Harada Shaft assembly
US20110243754A1 (en) 2011-02-07 2011-10-06 General Electric Company Pillow Block for Bed Plate of Wind Turbine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013100621A1 (de) 2013-08-01
DK201370023A (en) 2013-08-01
US20130195666A1 (en) 2013-08-01
DK178417B1 (en) 2016-02-15
US9249782B2 (en) 2016-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013100621B4 (de) Sicherungsring-Haltevorrichtung für eine Hauptwelle in einer Windkraftanlage
EP2831414B1 (de) Windenergieanlage mit getriebelagerung und verfahren zum warten der getriebelagerung
DE102015119173B4 (de) Planetengetriebe sowie Verfahren zur Wartung eines Planetengetriebes
DE102013021238A1 (de) Schraubelement mit einem Werkzeugangriff
DE10357026B3 (de) Windenergieanlage
EP2882962B1 (de) Rotorwelle für eine windturbine
DE102013109935A1 (de) Haltevorrichtung, Wartungsanordnung und Verfahren zur Wartung eines Windkraftanlagengetriebes
EP2710259B1 (de) Windkraftgetriebe
EP2831413B1 (de) Windenergieanlage mit getriebelagerung und verfahren zum warten der getriebelagerung
DE102011014869A1 (de) Befestigungsvorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Elements an einem fahrzeugfesten Bauteil
EP1878917A2 (de) Windenergieanlage
DE102017217562A1 (de) Lagerverschlussvorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
EP3550140A1 (de) Maschinenträger für eine windenergieanlage
EP3018375B1 (de) Wälzlagerschmierung einer windenergieanlage
DE102016122205A1 (de) Getriebe für eine Windenergieanlage
DE102012104395A1 (de) Hochfester Rohrleitungsgewindeschutz
DE102006013539A1 (de) Windenergieanlage mit einer Halteeinrichtung für eine Rotorwelle
DE102020108662A1 (de) Gehäuse für ein Getriebe und Verfahren zum Montieren eines als Planetengetriebe ausgeführten Getriebes
EP3803113A1 (de) Windenergieanlage
DE102013016257A1 (de) Sicherungselement für eine Kupplungsvorrichtung
EP3290552B1 (de) Galettenwalze
DE102013111494A1 (de) Dichtungs- und Lagereinheit für wenigstens zwei parallel zueinander orientierte Wellen sowie Verfahren zum Trennen einer Dichtungs- und Lagereinheit von wenigstens zwei parallel zueinander orientierten Wellen
DE102013216841A1 (de) Rotorblattlagerung
DE102017106875B4 (de) Windkraftanlage und Verfahren zu dessen Montage
DE102007017700A1 (de) Verliersicherung für eine Nutmutter bei einer Welle-Nabe-Verbindung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F03D0011040000

Ipc: F03D0080700000

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: ZIMMERMANN & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: GENERAL ELECTRIC RENOVABLES ESPANA, S.L., ES

Free format text: FORMER OWNER: GENERAL ELECTRIC CO., SCHENECTADY, N.Y., US

R082 Change of representative

Representative=s name: ZIMMERMANN & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: ZIMMERMANN & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE