DE102013216841A1 - Rotor blade storage - Google Patents

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Abstract

Eine Rotorblattlagerung, insbesondere einer Windkraftanlage, weist zwei Lagerringen (2, 3), nämlich einen Außenring (3) und einen Innenring (2), sowie drei Reihen (4, 5, 6) zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneter Wälzkörper (7) auf, wobei der Druckwinkel jeder Reihe (4, 5, 6) an Wälzkörpern (7) mindestens 60° und höchstens 80° beträgt.A rotor blade bearing, in particular a wind turbine, has two bearing rings (2, 3), namely an outer ring (3) and an inner ring (2), and three rows (4, 5, 6) between the bearing rings (2, 3) arranged rolling elements ( 7), wherein the pressure angle of each row (4, 5, 6) of rolling elements (7) is at least 60 ° and at most 80 °.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Rotorblattlagerung, insbesondere für eine Windkraftanlage, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rotor blade bearing, in particular for a wind turbine, according to the preamble of claim 1.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine gattungsgemäße Rotorblattlagerung ist aus der DE 10 2007 052 383 A1 bekannt. Diese Rotorblattlagerung weist in unterschiedlichen Ausgestaltungen jeweils mindestens drei Reihen an Wälzkörpern auf, welche zusammen sowohl Radial- als auch Axialkräfte übertragen.A generic rotor blade bearing is from the DE 10 2007 052 383 A1 known. In various embodiments, this rotor blade bearing has at least three rows of rolling elements, which together transmit both radial and axial forces.

Weitere Wälzlageranordnungen, welche zur gleichzeitigen Übertragung von Radial- und Axialkräften ausgebildet sind, sind z. B. aus der DE 10 2011 082 221 A1 sowie aus der DE 196 40 895 B4 bekannt. In diesen Fällen handelt es sich um Lagerungen, welche für Werkzeugmaschinen geeignet sind.Other rolling bearing arrangements, which are designed for the simultaneous transmission of radial and axial forces, z. B. from the DE 10 2011 082 221 A1 as well as from the DE 196 40 895 B4 known. In these cases are bearings that are suitable for machine tools.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Rotorblattlagerung einer Windkraftanlage ausgebildetes mehrreihiges Wälzlager gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich einer günstigen Relation zwischen Bauraum und Belastbarkeit, sowie einer rationellen Montierbarkeit weiterzuentwickeln.The invention has the object of further developing a trained as a rotor blade bearing a wind turbine multi-row bearing relative to the cited prior art, in particular with regard to a favorable relationship between space and capacity, as well as a rational mountability.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Rotorblattlagerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Rotorblattlagerung ist zur Pitchverstellung, d. h. zur Verstellung des Anstellwinkels eines Rotorblatts, in einer Windkraftanlage geeignet. Darüber hinaus ist die Rotorblattlagerung beispielsweise für Unterwasserkraftwerke geeignet. Ein weiteres mögliches Einsatzgebiet der Rotorblattlagerung sind Propeller- oder Propfanlagerungen von Flugzeugen.This object is achieved by a rotor blade bearing with the features of claim 1. This rotor blade bearing is pitch adjustment, d. H. for adjusting the angle of attack of a rotor blade, suitable in a wind turbine. In addition, the rotor blade bearing, for example, suitable for underwater power plants. Another possible field of use of the rotor blade bearing are propeller or Propfanlagerungen of aircraft.

Die Rotorblattlagerung weist in an sich bekannter Weise mindestens zwei Lagerringe, nämlich einen Innenring und einen Außenring, auf, zwischen welchen mehrere Reihen an Wälzkörpern, insbesondere Kugeln, abrollen. Erfindungsgemäß ist jede Wälzkörperreihe unter einem Druckwinkel von mindestens 60° und höchstens 80°, insbesondere unter einem Druckwinkel von mindestens 70°, in der Rotorblattlagerung positioniert. Damit dient jede Wälzkörperreihe hauptsächlich der Axiallagerung, wobei in geringerem Umfang auch Radialkräfte übertragbar sind.The rotor blade bearing has, in a manner known per se, at least two bearing rings, namely an inner ring and an outer ring, between which several rows of rolling elements, in particular balls, roll. According to the invention, each row of rolling elements is positioned at a pressure angle of at least 60 ° and at most 80 °, in particular at a pressure angle of at least 70 °, in the rotor blade bearing. Thus, each row of rolling elements mainly serves the axial bearing, and to a lesser extent radial forces are transferable.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist sowohl der Innenring als auch der Außenring der Rotorblattlagerung zweiteilig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass keine Füllstopfen in Lagerringen erforderlich sind, welche die Belastbarkeit und/oder Lebensdauer des Wälzlagers herabsetzen würden. Das Rotorblatt kann entweder mit dem Innen- oder mit dem Außenring fest verbunden sein, während der andere Lagerring an einer rotierbaren Nabe, an welcher die verstellbaren Rotorblätter gelagert sind, gehalten ist.In an advantageous embodiment, both the inner ring and the outer ring of the rotor blade bearing is formed in two parts. This has the advantage that no filler in bearing rings are required, which would reduce the capacity and / or life of the bearing. The rotor blade can be firmly connected to either the inner or the outer ring, while the other bearing ring on a rotatable hub, on which the adjustable rotor blades are mounted, is held.

Die drei Reihen an Wälzkörpern, insbesondere Kugeln, weisen vorzugsweise denselben Teilkreisdurchmesser auf. Unter dem Teilkreisdurchmesser wird der Durchmesser eines Kreises verstanden, der durch die Mittelpunkte aller Wälzkörper einer Wälzkörperreihe gelegt ist. Im Fall von Rollen, beispielsweise Zylinderrollen oder Kegelrollen, als Wälzkörper ist der Teilkreis durch die Schwerpunkte aller Wälzkörper einer Wälzkörperreihe gelegt. Die Wälzkörper der unterschiedlichen Wälzkörperreihen sind nicht notwendigerweise identisch geformt. Beispielsweise können zwei Wälzkörperreihen als Kugellager gestaltet sein, während es sich bei der dritten Wälzkörperreihe um eine Rollenlagerung handelt. Ebenso können zwei Reihen an rollenförmigen Wälzkörpern und lediglich eine einzige Kugelreihe vorgesehen sein.The three rows of rolling elements, in particular balls, preferably have the same pitch circle diameter. The pitch circle diameter is understood to mean the diameter of a circle which is laid through the center points of all the rolling bodies of a row of rolling bodies. In the case of rollers, such as cylindrical rollers or tapered rollers, as rolling elements of the pitch circle is placed by the centers of gravity of all rolling elements of a row of rolling elements. The rolling elements of the different rows of rolling elements are not necessarily identically shaped. For example, two rows of rolling elements may be designed as ball bearings, while the third row of rolling elements is a roller bearing. Likewise, two rows of roller-shaped rolling elements and only a single row of balls can be provided.

In bevorzugter Ausgestaltung sind alle Wälzkörper der Rotorblattlagerung Kugeln mit einheitlichem Durchmesser. Vorzugsweise überragt der Außenring die Wälzkörper sämtlicher Reihen in Radialrichtung nach innen. Ist der Außenring aus mehreren Ringteilen zusammengesetzt, so gilt dies für jedes Ringteil. Der Innenring überragt vorzugsweise die Wälzkörper sämtlicher Reihen in Radialrichtung nach außen. Auch dies gilt sowohl für einen einteiligen als auch für mehrteilige Innenringe. Der in Radialrichtung gemessene Überlappbereich zwischen dem Innenring und dem Außenring ist somit großer als die in derselben Richtung gemessene Breite der Wälzkörper, d. h. größer als der Kugeldurchmesser, sofern die Wälzkörper Kugeln sind.In a preferred embodiment, all rolling elements of the rotor blade bearing balls with uniform diameter. Preferably, the outer ring projects beyond the rolling elements of all rows in the radial direction inwards. If the outer ring is composed of several ring parts, this applies to each ring part. The inner ring preferably projects beyond the rolling elements of all rows in the radial direction to the outside. This also applies to both one-piece and multi-part inner rings. The overlap area between the inner ring and the outer ring measured in the radial direction is thus greater than the width of the rolling bodies measured in the same direction, ie. H. greater than the ball diameter, provided that the rolling elements are balls.

Die Druckwinkel der einzelnen Wälzkörperreihen, d. h. die Winkel zwischen einer Linie, welche durch einen Wälzkörper und dessen Anlagepunkte an den Lagerringen gelegt ist, und einer zur Rotationsachse des Lagers normalen Ebene, sind vorzugsweise bei allen Wälzkörperreihen betragsmäßig identisch. Hierbei ist die Ausrichtung der Drucklinien von zwei Wälzkörperreihen in bevorzugter Ausgestaltung der Rotorblattlagerung der Ausrichtung der Drucklinie der dritten Wälzkörperreihe entgegengerichtet. In besonders bevorzugter Ausgestaltung bilden Wälzkörperreihen, bei welchen die Druckwinkel entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, eine Lagerung in X-Anordnung. Mit dieser Gestaltung sind unter verschiedensten Belastungszuständen der Rotorblattlagerung, auch unter Kippbelastung, stets mindestens zwei Wälzkörperreihen an der Aufnahme von Kräften beteiligt.The contact angle of the individual rows of rolling elements, ie the angle between a line, which is laid by a rolling element and its bearing points on the bearing rings, and a plane normal to the axis of rotation of the bearing, are preferably identical in terms of amount in all Wälzkörperreihen. Here, the alignment of the pressure lines of two rows of rolling elements in a preferred embodiment of the rotor blade bearing of the alignment of the pressure line of the third row of rolling elements is directed opposite. In a particularly preferred embodiment, rows of rolling elements in which the pressure angles have opposite signs form a bearing in an X-arrangement. With this design are under various load conditions of Rotor blade bearing, even under tilting load, always involved at least two rows of rolling elements in the absorption of forces.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Hereby shows:

1 in einer vereinfachten Schnittdarstellung eine Rotorblattlagerung einer Windkraftanlage. 1 in a simplified sectional view of a rotor blade bearing a wind turbine.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Rotorblattlagerung einer nicht weiter dargestellten Windkraftanlage, hinsichtlich deren prinzipieller Funktion auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen wird, weist zwei Lagerringe 2, 3 auf, nämlich einen Innenring 2 und einen Außenring 3, zwischen welchen drei Reihen 4, 5, 6 an einheitlichen Wälzkörpern 7, nämlich Kugeln, geführt sind.A total with the reference numeral 1 characterized rotor blade bearing a wind turbine not shown, with respect to the principle function of the above-mentioned prior art, has two bearing rings 2 . 3 on, namely an inner ring 2 and an outer ring 3 between which three rows 4 . 5 . 6 on uniform rolling elements 7 , namely balls, are guided.

Der Innenring 2 ist aus zwei inneren Einzelringen 8, 9 zusammengesetzt, wobei eine Trennebene T1 zwischen den Einzelringen 8, 9 normal zur Rotationsachse der Rotorblattlagerung 1 angeordnet ist. Zwischen den Einzelringen 8, 9 ist ein nach außen offenes U-Profil gebildet.The inner ring 2 is made of two inner single rings 8th . 9 composed, wherein a dividing plane T1 between the individual rings 8th . 9 normal to the axis of rotation of the rotor blade bearing 1 is arranged. Between the single rings 8th . 9 an outwardly open U-profile is formed.

In ähnlicher Weise wie der Innenring 2 ist auch der Außenring 3 aus zwei Einzelringen 10, 11 zusammengesetzt. Die mit T2 bezeichnete Trennebene zwischen den Einzelringen 10, 11 ist parallel zur Trennebene T1 angeordnet.In a similar way as the inner ring 2 is also the outer ring 3 from two single rings 10 . 11 composed. The designated T2 dividing plane between the individual rings 10 . 11 is arranged parallel to the separation plane T1.

Die Rotorblattlagerung 1 ist insgesamt als Schrägkugellager ausgebildet, wobei der Druckwinkel aller Wälzkörperreihen, 4, 5, 6 einheitlich einen Betrag zwischen 60° und 80° aufweist. Die Rotorblattlagerung 1 ist damit hauptsächlich zur Aufnahme von Axiallasten geeignet. In 1 sind Drucklinien DL, welche durch die Mittelpunkte und Anlagepunkte der Wälzkörper 7 laufen, als strichpunktierte Linien eingezeichnet.The rotor blade bearing 1 is formed overall as an angular contact ball bearing, wherein the pressure angle of all rows of rolling elements, 4 . 5 . 6 uniformly has an amount between 60 ° and 80 °. The rotor blade bearing 1 is thus mainly suitable for absorbing axial loads. In 1 are pressure lines DL, which through the centers and bearing points of the rolling elements 7 run, drawn as dotted lines.

Die beiden in der Anordnung nach 1 unteren Wälzkörperreihen 5, 6 weisen Drucklinien DL mit gleicher Ausrichtung auf. Dagegen ist die Drucklinie DL der in der Anordnung nach 1 obersten Wälzkörperreihe 4 entgegengesetzt gerichtet. Die beiden oberen Wälzkörperreihen 4, 5 bilden damit eine Wälzlagerung in X-Anordnung. In nicht dargestellter Weise können die Wälzkörper jeder Reihe 4, 5, 6 in einem Lagerkäfig geführt sein. Ebenso kann die gesamte Rotorblattlagerung 1 als vollrolliges Lager ausgebildet sein. In nicht dargestellter Weise kann die Rotorblattlagerung 1 mit einem Winkelmeßsystem ausgerüstet sein, welches die Winkelstellung zwischen den Lagerringen 2, 3 detektiert. Ein Antrieb, welcher die Lagerringe 2, 3 gegeneinander verschwenkt, kann als elektrischer oder hydraulischer Antrieb ausgeführt sein. Im Fall eines elektromotorischen Antriebs kann dieser entweder ein Getriebe umfassen oder als elektrischer Direktantrieb gestaltet sein.The two in the arrangement after 1 lower rows of rolling elements 5 . 6 have printing lines DL with the same orientation. In contrast, the pressure line DL in the arrangement according to 1 topmost row of rolling elements 4 directed in the opposite direction. The two upper rows of rolling elements 4 . 5 thus form a rolling bearing in X arrangement. In a manner not shown, the rolling elements of each row 4 . 5 . 6 be guided in a bearing cage. Likewise, the entire rotor blade bearing 1 be designed as full complement bearing. In a manner not shown, the rotor blade bearing 1 be equipped with an angle measuring system, which determines the angular position between the bearing rings 2 . 3 detected. A drive, which the bearing rings 2 . 3 pivoted against each other, can be designed as an electric or hydraulic drive. In the case of an electromotive drive this can either comprise a transmission or be designed as an electric direct drive.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
RotorblattlagerungRotor blade storage
22
Lagerring/InnenringBearing ring / inner ring
33
Lagerring/AußenringRace / outer ring
44
Oberste WälzkörperreiheTopmost row of rolling elements
55
Wälzkörperreiherolling body row
66
Wälzkörperreiherolling body row
77
Wälzkörperrolling elements
88th
Einzelringsingle ring
99
Einzelringsingle ring
1010
Einzelringsingle ring
1111
Einzelringsingle ring
DLDL
Druckliniepressure line
T1T1
Trennebeneparting plane
T2T2
Trennebeneparting plane

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007052383 A1 [0002] DE 102007052383 A1 [0002]
  • DE 102011082221 A1 [0003] DE 102011082221 A1 [0003]
  • DE 19640895 B4 [0003] DE 19640895 B4 [0003]

Claims (10)

Rotorblattlagerung, mit mindestens zwei Lagerringen (2, 3), nämlich einem Außenring (3) und einem Innenring (2), sowie mit drei Reihen (4, 5, 6) zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneter Wälzkörper (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwinkel jeder Reihe (4, 5, 6) an Wälzkörpern (7) mindestens 60° und höchstens 80° beträgt.Rotor blade bearing, with at least two bearing rings ( 2 . 3 ), namely an outer ring ( 3 ) and an inner ring ( 2 ), as well as with three rows ( 4 . 5 . 6 ) between the bearing rings ( 2 . 3 ) arranged rolling elements ( 7 ), characterized in that the pressure angle of each row ( 4 . 5 . 6 ) on rolling elements ( 7 ) is at least 60 ° and at most 80 °. Rotorblattlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich Kugeln als Wälzkörper (7) vorgesehen sind.Rotor blade bearing according to claim 1, characterized in that only balls as rolling elements ( 7 ) are provided. Rotorblattlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Innenring (2) als auch der Außenring (3) zweiteilig ausgebildet ist.Rotor blade bearing according to claim 1 or 2, characterized in that both the inner ring ( 2 ) as well as the outer ring ( 3 ) is formed in two parts. Rotorblattlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle drei Reihen (4, 5, 6) an Wälzkörpern (7) denselben Teilkreisdurchmesser aufweisen.Rotor blade bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that all three rows ( 4 . 5 . 6 ) on rolling elements ( 7 ) have the same pitch circle diameter. Rotorblattlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wälzkörper (7) identisch dimensioniert sind.Rotor blade bearing according to one of claims 1 to 4, characterized in that all rolling elements ( 7 ) are dimensioned identically. Rotorblattlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (3) sämtliche Reihen (4, 5, 6) an Wälzkörpern (7) in Radialrichtung nach innen und der Innenring (2) sämtliche Reihen (4, 5, 6) an Wälzkörpern (7) in Radialrichtung nach außen überragt.Rotor blade bearing according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer ring ( 3 ) all rows ( 4 . 5 . 6 ) on rolling elements ( 7 ) in the radial direction inwards and the inner ring ( 2 ) all rows ( 4 . 5 . 6 ) on rolling elements ( 7 ) surmounted in the radial direction to the outside. Rotorblattlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Reihe (4, 5, 6) an Wälzkörpern (7) den betragsmäßig selben Druckwinkel aufweist.Rotor blade bearing according to one of claims 1 to 6, characterized in that each row ( 4 . 5 . 6 ) on rolling elements ( 7 ) has the same pressure angle in terms of amount. Rotorblattlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwinkel von zwei Reihen (5, 6) an Wälzkörpern (7) dasselbe Vorzeichen und der Druckwinkel der dritten Reihe (4) an Wälzkörpern (7) das entgegengesetzte Vorzeichen hat.Rotor blade bearing according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pressure angle of two rows ( 5 . 6 ) on rolling elements ( 7 ) the same sign and the pressure angle of the third row ( 4 ) on rolling elements ( 7 ) has the opposite sign. Rotorblattlagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Reihen (4, 5) an Wälzkörpern (7) mit entgegengesetzten Vorzeichen der Druckwinkel eine Lagerung in X-Anordnung bilden.Rotor blade bearing according to claim 8, characterized in that two rows ( 4 . 5 ) on rolling elements ( 7 ) form with opposite sign of the contact angle storage in X-arrangement. Verwendung einer Rotorblattlagerung nach Anspruch 1 in einer Windkraftanlage.Use of a rotor blade bearing according to claim 1 in a wind turbine.
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