-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind allgemein Windkraftanlagen und insbesondere verbesserte Lagerkonfigurationen für eine Windkraftanlage.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Windkraft wird als eine der saubersten, umweltfreundlichsten der derzeit zur Verfügung stehenden Energiequellen betrachtet, und Windkraftanlagen haben diesbezüglich erhöhte Aufmerksamkeit gefunden. Eine moderne Windkraftanlage enthält typischerweise einen Turm, ein Getriebe, eine Gondel und ein oder mehrere Rotorblätter. Die Rotorblätter gewinnen kinetische Energie des Windes unter Nutzung bekannter Flügelprinzipien. Die Rotorblätter übertragen die kinetische Energie in der Form von Rotationsenergie, um eine Welle zu drehen, die die Rotorblätter mit einem Getriebe oder wenn kein Getriebe verwendet wird, direkt mit dem Generator verbindet. Der Generator wandelt dann die mechanische Energie in elektrische Energie um, die an ein Stromversorgungsnetz geliefert werden kann.
-
Zur Sicherstellung, dass Windkraft eine mögliche Energiequelle bleibt, Anstrengungen unternommen, die Energieausbeute durch Modifizieren der Größe und Kapazität von Windkraftanlagen zu steigern. Eine derartige Modifikation war die Verlängerung der Rotorblätter. Wie sich jedoch allgemein versteht, ist die Belastung auf einem Rotorblatt eine Funktion der Blattlänge zusammen mit der Windgeschwindigkeit und der Anlagenbetriebszustände. Somit können längere Rotorblätter einer erhöhten Belastung insbesondere dann unterliegen, wenn eine Windkraftanlage unter Starkwindbedingungen arbeitet.
-
Während des Betriebs einer Windkraftanlage werden die auf ein Rotorblatt einwirkenden Lasten durch das Blatt hindurch und in den Blattfuß übertragen. Danach werden die Lasten über ein an der Schnittstelle zwischen dem Rotorblatt und der Windkraftanlagennabe angeordnetes Blattlager übertragen. Typischerweise enthalten herkömmliche Blattlager zwei Kugelreihen, die in getrennten Laufbahnen konzentrisch angeordnet sind, die zwischen Innen- und Außenbahn definiert sind, wobei jede Kugel dafür eingerichtet ist, mit ihrer entsprechenden Laufbahn an vier getrennten Kontaktpunkten in Kontakt zu stehen. Unter idealen Lastbedingungen werden die durch das Blattlager übertragenen Lasten gleichmäßig über alle Kugeln verteilt. Jedoch trägt aufgrund der dynamischen Belastung auf dem Blattlager und des Steifigkeitsunterschiedes zwischen der Nabe und dem Rotorblatt während des Betriebs der Windkraftanlage nur ein kleiner Prozentsatz der Kugeln tatsächlich die Lasten. Demzufolge haben die Materialbeanspruchungen in derartigen lasttragenden Kugeln die Tendenz, die Auslegungstoleranzen für das Blattlager zu überschreiten, was zu einer Beschädigung und einem möglichen Ausfall des Blattlagers führt. Ferner neigen die Kugeln herkömmlicher Blattlager unter dynamischen Lasten dazu, an den Rändern der Laufbahnen hoch und darüber hinaus zu laufen, was dazu führt, dass die Kugeln verringerte Kontaktflächen zu den Laufbahnen haben. Dieses führt zu einer zusätzlichen Erhöhung in den Materialbeanspruchungen in den Kugeln, die dadurch weiter die Gefahr einer Beschädigung der Blattlagerkomponenten erhöhen. Ähnliche Probleme sind auch in herkömmlichen Azimutlagern für Windkraftanlagen vorhanden.
-
Demzufolge wäre eine verbesserte Lagerkonfiguration, die Abhilfe bei einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Probleme schafft, in der Technik willkommen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder durch die praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden.
-
In einem Aspekt ist der vorliegende Erfindungsgegenstand auf ein Blattlager zum Verbinden eines Rotorblattes mit einer Nabe einer Windkraftanlage ausgerichtet. Das Blattlager kann im Wesentlichen eine zur Verbindung mit der Nabe gestaltete Außenbahn enthalten. Die Außenbahn kann eine erste Außenlaufbahnwand definieren. Die erste Außenlaufbahnwand kann ein gekrümmtes Profil mit einem Krümmungsmittelpunkt definieren. Das Blattlager kann auch eine Innenbahn enthalten, die in Bezug auf die Außenbahn drehbar ist und zur Verbindung mit dem Rotorblatt gestaltet ist. Die Innenbahn kann eine erste Innenlaufbahnwand definieren. Die erste Innenlaufbahnwand kann ein gekrümmtes Profil mit einem Krümmungsmittelpunkt definieren. Zusätzlich kann das Blattlager mehrere zwischen der ersten Innen- und Außenlaufbahnwand angeordnete Rollelemente enthalten. Jedes von diesen Rollelementen kann einen geometrischen Mittelpunkt definieren. Der Krümmungsmittelpunkt sowohl für die erste Innenlaufbahnwand als auch die erste Außenlaufbahnwand kann gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt von jedem der mehreren ersten Rollelemente versetzt sein.
-
Der Krümmungsmittelpunkt sowohl für die erste Innenlaufbahnwand als auch die erste Außenlaufbahnwand kann gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt von jedem der mehreren ersten Rollelemente um einem von ca. 0,1 mm bis ca. 5 mm reichenden Abstand versetzt sein.
-
Die Außenbahn jedes Blattlagers kann eine zweite Außenlaufbahnwand definieren und die Innenbahn definiert eine zweite Innenlaufbahnwand, wobei sowohl die zweite Innen- als auch Außenlaufbahnwand ein gekrümmtes Profil mit einem Krümmungsmittelpunkt definiert, ferner mehrere zwischen der zweiten Innen- und Außenlaufbahnwand angeordnete zweite Rollelemente aufweist, wobei jedes von den mehreren zweiten Rollelementen einen geometrischen Mittelpunkt definiert, wobei der Krümmungsmittelpunkt sowohl für die zweite Innenlaufbahnwand als auch die zweite Außenlaufbahnwand gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt von jedem der mehreren zweiten Rollelemente versetzt ist.
-
Das Blattlager jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner eine sich zwischen den mehreren ersten und zweiten Rollelementen erstreckende Laufbahnrippe aufweisen.
-
Die Laufbahnrippe jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann eine Verlängerung der Außenbahn ausbilden, wobei die Laufbahnrippe die erste Außenlaufbahnwand von der zweiten Außenlaufbahnwand trennt.
-
Die Laufwandrippe jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann eine Verlängerung der Innenbahn ausbilden, wobei die Laufbahnrippe die erste Innenlaufbahnwand von der zweiten Innenlaufbahnwand trennt.
-
Die Laufbahnrippe jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann so gestaltet sein, dass sich die erste und zweite Außenlaufbahnwand oder die erste und zweite Innenlaufbahnwand über eine 90°-Lage der mehreren ersten und zweiten Rollelemente hinaus erstrecken.
-
Eine Schmierungsöffnung kann durch die Außenbahn hindurch definiert sein, wobei die Schmierungsöffnung zur Zuführung eines Schmierungsmittels von einer Stelle außerhalb des Blattlagers zu einer Stelle zwischen den mehreren ersten und zweiten Rollelementen gestaltet ist.
-
Nur ein Kontaktpunkt jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann direkt zwischen jedem benachbarten Paar von Rollelementen von den mehreren ersten Rollelementen definiert sein.
-
Ein erster Spalt jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann zwischen der Innen- und Außenbahn entlang eines oberen Abschnittes des Blattlagers definiert sein und ein zweiter Spalt ist zwischen der Innen- und Außenbahn entlang eines unteren Abschnittes des Blattlagers definiert, das ferner einen in dem ersten Spalt direkt zwischen der Innen- und Außenbahn angeordneten ersten Abdichtungsmechanismus und einen in dem zweiten Spalt direkt zwischen der Innen- und Außenbahn angeordneten zweiten Dichtungsmechanismus aufweist.
-
Jedes von den mehreren ersten Rollelementen jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann einen Außenkontaktpunkt mit der ersten Außenlaufbahnwand und einen Innenkontaktpunkt mit der ersten Innenlaufbahnwand definieren, wobei der Innen- und Außenkontaktpunkt entlang einer einen Kontaktwinkel in einem Bereich von ca. 50° bis ca. 85° definierenden Bezugslinie ausgerichtet sind.
-
In einem weiteren Aspekt ist der vorliegende Erfindungsgegenstand auf ein Blattlager zum Verbinden eines Rotorblattes mit einer Nabe einer Windkraftanlage gerichtet. Das Blattlager kann eine zur Verbindung mit der Nabe gestaltete Außenbahn enthalten. Die Außenbahn kann eine erste Außenlaufbahnwand und eine zweite Außenlaufbahnwand definieren. Das Blattlager kann auch eine in Bezug auf die Außenlaufbahnwand drehbare und zur Verbindung mit dem Rotorblatt gestaltete Innenbahn enthalten. Die Innenbahn kann eine erste Innenlaufbahnwand und eine zweite Innenlaufbahnwand definieren. Die Innenbahn kann wenigstens teilweise von der Außenbahn dergestalt beabstandet sein, dass ein erster Spalt zwischen der Innenund Außenbahn entlang eines oberen Abschnittes des Blattlagers definiert wird und ein zweiter Spalt zwischen der Innen- und Außenbahn entlang eines unteren Abschnittes des Blattlagers definiert wird. Das Blattlager enthält ferner mehrere erste Rollelemente, die zwischen der ersten Innen- und Außenlaufbahnwand angeordnet sind und mehrere zweite Rollelemente, die zwischen der zweiten Innen- und Außenwandbahn angeordnet sind. Zusätzlich enthält das Blattlager eine erste Dichtung, die in dem ersten Spalt direkt zwischen der Innen- und Außenbahn angeordnet ist, und eine zweite Dichtung, die in dem zweiten Spalt direkt zwischen der Innen- und Außenbahn angeordnet ist. Das Blattlager enthält auch eine Schmieröffnung, die durch die Außenbahn hindurch definiert ist. Die Schmieröffnung kann zur Zuführung eines Schmiermittels von einer Stelle außerhalb des Blattlagers zu einer Stelle innerhalb der mehreren ersten und zweiten Rollelemente definiert sein.
-
Sowohl die erste Innen- als auch Außenlaufbahnwand jedes Blattlagers kann ein gekrümmtes Profil mit einem Krümmungsmittelpunkt definieren und jedes von den mehreren Rollelementen definiert einen geometrischen Mittelpunkt, wobei der Krümmungsmittelpunkt sowohl für die erste Innenlaufbahnwand als auch die erste Außenlaufbahnwand gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt von jedem der mehreren ersten Rollelemente versetzt ist.
-
Der Krümmungsmittelpunkt sowohl für die erste Innenlaufbahnwand als auch die erste Außenlaufbahnwand kann gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt von jedem der mehreren ersten Rollelemente um einem von ca. 0,1 mm bis ca. 5 mm reichenden Abstand versetzt sein.
-
Das Blattlager jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner eine sich zwischen den mehreren ersten und zweiten Rollelementen erstreckende Laufbahnrippe aufweisen.
-
Die Laufbahnrippe jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann eine Verlängerung der Außenbahn oder Innenbahn ausbilden.
-
Die Laufbahnrippe jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann so gestaltet sein, dass die erste und die zweite Außenlaufbahnwand oder die erste und zweite Innenlaufbahnwand sich über eine 90°-Lage der mehreren ersten und zweiten Rollelemente hinaus erstrecken.
-
Die Laufbahnrippe jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann sich über die 90°-Lage in einem Winkel erstrecken, der von ca. 0° bis ca. 60° reicht.
-
Jedes von den mehreren ersten Rollelementen jedes vorstehend erwähnten Blattlagers kann einen Außenkontaktpunkt mit der ersten Außenlaufbahnwand und einen Innenkontaktpunkt mit der ersten Innenlaufbahnwand definieren, wobei der Innen- und Außenkontaktpunkt entlang einer einen Kontaktwinkel in einem Bereich von ca. 50° bis ca. 85° definierenden Bezugslinie ausgerichtet sind.
-
In einem weiteren Aspekt ist der vorliegende Erfindungsgegenstand auf ein Schwenkringlager für eine Windkraftanlage gerichtet. Das Schwenkringlager kann eine Außenbahn und eine drehbar mit der Außenbahn verbundene Innenbahn enthalten. Die Innenbahn kann in Bezug auf die Außenbahn so positioniert sein, dass eine Laufbahn zwischen der Innen- und Außenbahn definiert wird. Zusätzlich kann das Schwenklager mehrere Rollelemente enthalten, die sich in Umfangsrichtung entlang der Laufbahn dergestalt erstrecken, dass nur ein Kontaktpunkt direkt zwischen jedem Paar benachbarter Rollelemente definiert wird.
-
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verständlich. Die beigefügten Zeichnungen, welche in dieser Patentschrift enthalten sind und einen Teil dieser Patentschrift bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Eine vollständige und grundlegende Beschreibung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart, die an den Fachmann gerichtet ist, wird nachstehend in der Patentschrift beschrieben, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in welchen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Windkraftanlage veranschaulicht;
-
2 eine perspektivische Innenansicht der Gondel der in 1 dargestellten Windkraftanlage veranschaulicht;
-
3 eine perspektivische Ansicht von einem der Rotorblätter der in 1 dargestellten Windkraftanlage veranschaulicht;
-
4 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines mit einer Windkraftanlagennabe über ein Blattlager verbundenes Rotorblattes veranschaulicht, das gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes gestaltet ist;
-
5 eine Querschnittsansicht eines Abschnittes des in 4 dargestellten Blattlagers veranschaulicht;
-
6 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnittes des in 5 dargestellten Blattlagers veranschaulicht;
-
7 eine weitere Querschnittsansicht des Abschnittes des in 5 dargestellten Blattlagers veranschaulicht, welche insbesondere die Kraftspanne veranschaulicht, die sich aus der beschriebenen Lagerungskonfiguration ergibt;
-
8 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Blattlagers veranschaulicht, das gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes gestaltet ist;
-
9 eine perspektivische Ansicht des in 4 dargestellten Windkraftanlage veranschaulicht;
-
10 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht, einer weiteren Ausführungsform eines Blattlagers veranschaulicht, die insbesondere das Blattlager veranschaulicht, das eine vollständige Besetzung mit Rollelementen um jede Reihe der Rollelemente herum veranschaulicht; und
-
11 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes des in 10 dargestellten Blattlagers veranschaulicht;
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung gegeben. Tatsächlich wird es für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Varianten in der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Schutzumfang oder Erfindungsgedanken der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu ergeben. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Varianten beinhalten, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
-
Im Wesentlichen ist der vorliegende Erfindungsgegenstand auf Lagerungskonfigurationen für eine Windkraftanlage gerichtet. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Blattlager der Windkraftanlage eine erste Laufbahn und eine zweite Laufbahn, die zwischen Innen- und Außenbahn des Lagers definiert sind, enthalten. Die Laufbahnen können so gestaltet sein, dass die Rollelemente des Lagers die Laufbahn an zwei gegenüberliegenden Kontaktpunkten berühren, die in einem Kontaktwinkel in Bezug auf die radiale und axiale Richtung ausgerichtet sind. Wie es nachstehend beschrieben wird, können es die beschriebenen Lagerkonfigurationen ermöglichen, dass durch die Rollelemente geringere resultierende Lasten aufgebracht werden müssen, wodurch eine lokalisierte Materialbeanspruchung reduziert und die Wahrscheinlichkeit eines Komponentenschadens/Ausfalls verringert werden. Zusätzlich kann das Blattlager auch eine Laufbahnrippe enthalten, die wenigstens teilweise die erste und zweite Laufbahn trennt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Laufbahnrippe so gestaltet sein, dass sie sich über eine 90°-Lage jedes Rollelementes hinaus erstreckt. Demzufolge kann verhindert werden, dass die Rollelemente während dynamischer Lastzustände an den Rändern der Laufbahnen hoch und darüber hinaus laufen.
-
Es dürfte erkennbar sein, dass die beschriebenen Blattlager eindeutig dafür ausgelegt sind, die dynamischen Belastungen einer Windkraftanlage aufzunehmen. Insbesondere aufgrund einer fehlerhaften Momentenbelastung und des Umstandes, dass jedes Blattlager direkt an einem relativ flexiblen Rotorblatt montiert ist, müssen die Blattlager so ausgestattet sein, dass sie axiale und radiale Lasten handhaben, die zeitlich sehr stark variieren können. Wie es nachstehend beschrieben wird, sorgen die beschriebenen Lager für höhere Kontaktwinkel und eine breitere Unterstützungsbasis (z.B. mit breiterer Lastspanne), um dadurch die sich ergebenden Lasten zu reduzieren, die durch jedes Rollelement aufgebracht werden. Demzufolge kann sich jedes Rollelement weniger verformen und kann somit mehr von einer gesamten Aufteilung der Gesamtlast übernehmen, und dadurch die Belastung auf dem Lager verringern.
-
Es dürfte auch erkennbar sein, dass, obwohl der vorliegende Erfindungsgegenstand hierin im Wesentlichen unter Bezugnahme auf Blattlager beschrieben wird, die beschriebenen Blattlagerkonfigurationen auch in jedem beliebigen geeigneten Windkraftanlagenlager genutzt werden können. Beispielsweise sind Azimutlager oft einer dynamischen Belastung während des Betriebs einer Windkraftanlage unterworfen. Somit können die beschriebenen Lagerkonfigurationen auch in dem Azimutlager einer Windkraftanlage verwirklicht werden, um Belastungen in dem Lager zu verringern.
-
Von den Zeichnungen veranschaulicht 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Windkraftanlage 10. Gemäß Darstellung enthält die Windkraftanlage 10 einen Turm 12, eine auf dem Turm 12 montierte Gondel 14 und einen mit der Gondel 14 verbundenen Rotor 16. Der Rotor 16 enthält eine drehbare Nabe 18 und wenigstens ein mit der Nabe 18 verbundenes und sich daraus erstreckendes Rotorblatt 20. Beispielsweise enthält der Rotor 16 in der dargestellten Ausführungsform drei Rotorblätter 20. In einer alternativen Ausführungsform kann jedoch der Rotor 16 mehr oder weniger als drei Rotorblätter 20 enthalten. Jedes Rotorblatt 20 kann um die Nabe 18 herum in Abstand angeordnet sein, um eine Drehung des Rotors zu ermöglichen zur Umwandlung kinetischer Energie aus dem Wind in nutzbare mechanische Energie und anschließend in elektrische Energie zu ermöglichen. Beispielsweise kann die Nabe 18 drehbar mit einem elektrischen Generator 224 (2) verbunden sein, der in der Gondel 14 positioniert ist, um die Erzeugung elektrischer Energie zu ermöglichen.
-
In 2 ist eine vereinfachte Innenansicht einer Ausführungsform der Gondel 14 der in 1 dargestellten Windkraftanlage 10 veranschaulicht. Gemäß Darstellung kann ein Generator 224 in der Gondel 16 angeordnet sein. Insbesondere kann der Generator 224 mit dem Rotor 16 der Windkraftanlage 10 zum Erzeugen elektrischen Stroms aus der durch den Rotor erzeugten Rotationsenergie verbunden sein. Beispielsweise kann der Rotor 16 eine mit der Nabe 18 zur Drehung damit verbundene Rotorwelle 226 enthalten. Der Generator 224 kann mit der Rotorwelle 226 dergestalt verbunden sein, dass die Drehung der Rotorwelle 226 den Generator 224 antreibt. Beispielsweise enthält in der dargestellten Ausführungsform der Generator 224 eine drehbar mit der Rotorwelle 226 über ein Getriebe 230 verbundene Generatorwelle 228. Es dürfte jedoch erkennbar sein, dass in anderen Ausführungsformen die Generatorwelle 228 direkt mit der Rotorwelle 226 verbunden sein kann. Alternativ kann der Generator 224 direkt mit der Rotorwelle 226 verbunden sein (was oft als eine "Direktantriebs-Windkraftanlage" bezeichnet wird).
-
Zusätzlich kann die Windkraftanlage 10 einen oder mehrere Azimut-Antriebsmechanismen 232 enthalten, die an einer und/oder durch eine Bettplatte 234 hindurch montiert sind, die auf der Spitze des Windkraftanlagenturms 12 positioniert ist. Insbesondere kann jeder Azimut-Antriebsmechanismus 232 an der und/oder durch die Bettplatte 234 so montiert sein, dass er mit einem Azimutlager 236 in Eingriff steht, das zwischen der Bettplatte 234 und dem Turm 12 der Windkraftanlage 10 eingefügt ist. Das Azimutlager 236 kann auf der Bettplatte 234 so montiert sein, dass, wenn sich das Azimutlager 236 um eine (nicht dargestellte) Azimut-Achse der Windkraftanlage 10 dreht, die Bettplatte 234 und somit die Gondel 14 in gleicher Weise um die Azimut-Achse gedreht werden.
-
Im Wesentlichen dürfte erkennbar sein, dass der Azimut-Antriebsmechanismus 232 jede geeignete Konfiguration haben kann und beliebige geeignete im Fachgebiet bekannte Komponenten haben, die die Funktion eines derartigen Mechanismus 232 wie hierin beschrieben ermöglichen. Beispielsweise kann, wie in 2 dargestellt, jeder Azimut-Antriebsmechanismus 232 einen auf der Bettplatte 234 montierten Azimut-Motor 244 enthalten. Der Azimut-Motor 244 kann mit einem Azimut-Zahnrad 246 (z.B. einem Ritzelrad) verbunden sein, das für einen Eingriff mit dem Azimutlager 236 gestaltet ist. Beispielsweise kann der Azimut-Motor 244 direkt mit dem Azimut-Zahnrad 246 (z.B. durch eine (nicht dargestellte) Ausgangswelle, die sich durch die Bettplatte 234 hindurch erstreckt, verbunden sein oder indirekt über eine geeignete Zahnradanordnung, die zwischen dem Azimut-Motor 244 und das Azimut-Zahnrad 246 eingefügt ist. Somit kann das von dem Azimut-Motor 224 erzeugte Drehmoment über das Azimut-Zahnrad 246 übertragen und auf das Azimutlager 236 aufgebracht werden, um eine Drehung der Gondel 14 um die Azimut-Achse der Windkraftanlage 10 zu ermöglichen. Es dürfte erkennbar sein, dass, obwohl die dargestellte Windkraftanlage als zwei Azimut-Antriebsmechanismen 232 enthaltend dargestellt ist, die Windkraftanlage 10 im Allgemeinen jede beliebige geeignete Anzahl von Azimut-Antriebsmechanismen 232 enthalten kann.
-
Ebenso dürfte erkennbar sein, dass das Azimutlager 236 im Wesentlichen jede geeignete Konfiguration einschließlich einer oder mehrerer nachstehend beschriebener Lagerkonfigurationen haben kann. Beispielsweise kann in verschiedenen Ausführungsformen das Azimutlager 236 eine Innenbahn und eine Außenbahn enthalten, die in Bezug auf die Innenbahn drehbar sind, wobei ein oder mehrere Rollelemente zwischen der Innen- und Außenbahn angeordnet sind. In derartigen Ausführungsformen kann das Azimut-Zahnrad 246 für einen Eingriff mit der Außenbahn des Azimutlagers 236 dergestalt gestaltet sein, dass die Außenbahn in Bezug auf die Innenbahn gedreht wird, um die Ausrichtung der Gondel 14 in Bezug auf die Richtung des Windes anzupassen.
-
Des Weiteren kann gemäß 2 die Windkraftanlage 10 auch mehrere Blattlager 50 enthalten, wobei jedes Blattlager 50 zwischen die Nabe 18 und eines von den Rotorblättern 20 eingefügt ist. Wie es nachstehend beschrieben wird, können die Blattlager 50 so gestaltet sein, dass sie eine Drehung jedes Rotorblattes 20 um seine Anstellachse 252 (z.B. mittels eines Anstellungseinstellmechanismus 72) ermöglichen und dadurch die Ausrichtung jedes Blattes 12 in Bezug auf die Richtung des Windes ermöglichen.
-
Es dürfe erkennbar sein, dass, wie hierin verwendet, der Begriff "Schwenklager" dazu verwendet werden kann, um das Azimutlager 236 der Windkraftanlage 10 und/oder eines von den Blattlagern 50 der Windkraftanlage 10 zu bezeichnen.
-
In 3 wird eine perspektivische Ansicht von einem der in 1 und 2 dargestellten Rotorblätter 20 gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Gemäß Darstellung enthält das Rotorblatt 20 einen Blattfuß 22, der zur Befestigung des Rotorblattes 20 an der Nabe 18 einer Windkraftanlage 10 (1) ausgelegt ist, und eine gegenüber dem Blattfuß 22 angeordnete Blattspitze 24. Ein Körper 26 des Rotorblattes 20 kann sich in Längsrichtung zwischen dem Blattfuß 22 und der Blattspitze 24 erstrecken und kann im Wesentlichen als die Außenschale des Rotorblattes 20 dienen. Wie sich im Allgemeinen versteht, kann der Körper 26 ein aerodynamisches Profil (z.B. durch Definition eines flügelförmigen Querschnittes wie z.B. eines symmetrischen oder gewölbten flügelförmigen Querschnittes) definieren, um dem Rotorblatt 20 zu ermöglichen, kinetische Energie aus dem Wind unter Anwendung bekannter aerodynamischer Prinzipien zu gewinnen. Somit kann der Körper 26 im Wesentlichen eine Druckseite 28 und eine Saugseite 30 enthalten, die sich zwischen einer Vorderkante 32 und einer Hinterkante 34 erstrecken. Zusätzlich kann das Rotorblatt 20 eine eine Gesamtlänge des Körpers 26 zwischen dem Blattfuß 22 und der Blattspitze 24 definierende Spanne 36 und eine die Gesamtlänge des Körpers 26 zwischen der Vorderkante 32 und der Hinterkante 34 definierende Sehne 38 haben. Wie sich im Allgemeinen versteht, kann die Sehne 38 in der Länge in Bezug auf die Spanne 36 variieren, während sich der Körper 26 von dem Blattfuß 22 zu der Blattspitze 24 erstreckt.
-
Ferner kann, wie dargestellt, das Rotorblatt 20 mehrere T-Schrauben oder Fußbefestigungsanordnungen 40 zum Verbinden des Blattfußes 20 mit der Nabe 18 der Windkraftanlage 10 enthalten. Im Wesentlichen kann jede Fußbefestigungsanordnung 40 eine in einem Abschnitt des Schaufelblattes 22 montierte Stehbolzenmutter 42 und eine mit der Stehbolzenmutter 42 verbundene und sich daraus erstreckende Fußschraubbolzen 44 dergestalt enthalten, dass er aus einem Fußende 46 des Blattfußes 22 hervorsteht. Dadurch, dass sie aus dem Fußende 46 hervorstehen, können die Fußschraubbolzen 44 im Allgemeinen zum Verbinden des Blattfußes 22 mit der Nabe 18 (z.B. mittels eines der Blattlager 50) verwendet werden, wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird.
-
In 4 wird eine Teilquerschnittsansicht des in 3 dargestellten Rotorblattes veranschaulicht, indem insbesondere das auf der Nabe 18 mittels eines Blattlagers 50 montierte Rotorblatt 20 veranschaulicht wird, das auf der Nabe 18 mittels eines gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes gestalteten Blattlagers 50 befestigt ist. Gemäß Darstellung enthält das Blattlager 50 eine Außenlagerbahn 52, eine Innenlagerbahn 54 und mehrere Rollelemente 56, 58 (z.B. eine erste Reihe von Kugeln 56 und eine zweite Reihe von Kugeln 58), die zwischen der Außen- und Innenbahn 52, 54 angeordnet sind. Die Außenbahn 52 kann zur Montage an einem Nabenflansch 60 der Nabe 18 unter Verwendung mehrerer Nabenschraubbolzen 62 und/oder anderer geeigneter Befestigungsmechanismen gestaltet sein. Ebenso kann die Innenbahn 54 zur Befestigung an dem Blattfuß 22 unter Verwendung der Fußschraubbolzen 44 der Fußbefestigungsanordnungen 44 gestaltet sein. Beispielsweise kann sich gemäß Darstellung in 4 jeder Fußschraubbolzen 44 zwischen einem ersten Ende 64 und einem zweiten Ende 66 erstrecken. Das erste Ende 64 kann zur Verbindung mit einem Abschnitt der Innenbahn 54 gestaltet sein, wie z.B. durch Verbinden des ersten Endes 44 mit der Innenbahn 54 unter Verwendung einer Befestigungsmutter und/oder eines anderen geeigneten Befestigungsmechanismus. Das zweite Ende 66 von jedem Fußschraubbolzen 44 kann so gestaltet sein, dass sie mit dem Blattfuß 22 über die Stehbolzenmutter 42 jeder Fußbefestigungsanordnung 44 verbunden wird.
-
Wie allgemein bekannt, kann die Innenbahn 54 zur Drehung in Bezug auf die Außenbahn 52 (mittels der Rollelemente 56, 58) ausgelegt sein, um eine Einstellung des Anstellwinkels jedes Rotorblattes 20 zu ermöglichen. Gemäß Darstellung in 4 kann eine derartige Relativdrehung der Außen- und Innenlaufbahn 52, 54 unter Verwendung eines Anstellungseinstellmechanismus 72 erreicht werden, der in einem Abschnitt der Nabe 18 montiert ist. Im Allgemeinen kann der Anstellungseinstellmechanismus 72 beliebige geeignete Komponenten enthalten und kann jede beliebige geeignete Konfiguration haben, die eine Funktion des Mechanismus 72 wie hierin beschrieben ermöglicht. Beispielsweise kann, wie in der veranschaulichten Ausführungsform dargestellt, der Anstellungseinstellmechanismus 72 einen Anstellantriebsmotor 74 (z.B. einen elektrischen Motor), ein Anstellantriebsgetriebe 76 und ein Anstellantriebsritzel 78 enthalten. In einer derartigen Ausführungsform kann der Anstellantriebsmotor 74 mit dem Anstellantriebsgetriebe 76 so verbunden sein, dass der Motor 74 mechanische Kraft auf das Getriebe 76 aufbringt. Ebenso kann das Getriebe mit dem Anstellantriebsritzel 78 zur Drehung damit verbunden sein. Das Ritzel 78 kann wiederum in einem Rotationseingriff mit der Innenbahn 54 stehen. Beispielsweise können, wie in 4 dargestellt, mehrere Getriebezahnräder 80 entlang des Innenumfangs der Innenbahn 54 ausgebildet sein, wobei die Getriebezahnräder 80 so gestaltet sind, dass sie mit entsprechenden aus dem Ritzel 78 ausgebildeten Getriebezahnrädern 82 in Eingriff steht. Somit führt aufgrund des Eingriffs der Zahnradzähne 80, 82 die Rotation des Anstellantriebsritzels 78 zu einer Rotation der Innenbahn 54 in Bezug auf die Außenbahn 52 und somit zu einer Rotation des Rotorblattes 20 in Bezug auf die Nabe 18.
-
In 5 und 6 sind vergrößerte Querschnittsansichten von in 4 dargestellten Abschnitten des Blattlagers 50 gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Gemäß Darstellung sind die Rollelemente 56, 58 zur Aufnahme in getrennten Laufbahnen ausgelegt, die zwischen der Innen- und Außenbahn 52, 54 definiert sind. Insbesondere ist eine erste Laufbahn 110 zwischen der Innen- und Außenbahn 52, 54 zur Aufnahme der ersten Reihe von Rollelementen 56 definiert und eine zweite Laufbahn 112 ist zwischen der Innen- und Außenbahn 52, 54 zur Aufnahme der zweiten Reihe von Rollelementen 58 definiert. In einer derartigen Ausführungsform kann jede Laufbahn 110, 112 durch getrennte Wände der Außen- und Innenbahn 52, 54 definiert sein. Beispielsweise wird gemäß Darstellung in 5 und 6 die erste Laufbahn 110 durch eine erste Außenlaufbahnwand 114 der Außenbahn 52 und eine erste Innenlaufbahnwand 116 der Innenbahn 54 definiert. Ebenso wird die zweite Laufbahn 112 durch eine zweite Außenlaufbahnwand 118 der Außenbahn 54 und eine zweite Innenlaufbahnwand 120 der Innenwand 120 definiert.
-
Im Wesentlichen kann jede Laufbahnwand 114, 118, 120 zur Definition eines gekrümmten Profils gestaltet sein. Beispielsweise entspricht, wie es insbesondere in 6 dargestellt ist, die erste Außenlaufbahnwand 114 im Wesentlichen einer gekrümmten Wand, die sich um den Innenumfang der Außenbahn 52 erstreckt, die einen sich von einem Krümmungsmittelpunkt 124 einer derartigen Wand aus erstreckenden Radius 122 definiert. Ebenso entspricht, die erste Innenlaufbahnwand 114 im Wesentlichen einer gekrümmten Wand, die sich um den Außenumfang der Innenbahn 54 erstreckt, die einen sich von einem Krümmungsmittelpunkt 128 einer derartigen Wand aus erstreckenden Radius 126 definiert. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die zweite Außenlaufbahnwand 118 auch einen Radius mit einem Krümmungsmittelpunkt definieren und die zweite Innenlaufbahnwand 120 kann ebenso einen Radius mit einem Krümmungsmittelpunkt definieren.
-
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Krümmungsmittelpunkt 124, 128 für jede Laufbahnwand 114, 116, 118, 120 gegenüber einem geometrischen Mittelpunkt 130 jedes Rollelementes 56, 58 versetzt sein. Beispielsweise ist gemäß Darstellung in 6 der Krümmungsmittelpunkt 124 der ersten Außenlaufbahnwand 114 gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt 130 des Rollelementes 56 um einen ersten Abstand 132 versetzt, während der Krümmungsmittelpunkt 128 der ersten Innenlaufbahnwand 116 gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt 130 des Rollelementes 56 um einen zweiten Abstand 134 versetzt ist. Obwohl es in 6 nicht dargestellt ist, dürfte erkennbar sein, dass die zweite Außen- und Innenlaufbahnwand 118, 120 ähnlich wie die erste Außen- und Innenlaufbahnwand 114, 116 gestaltet sein können. Beispielsweise können die Krümmungsmittelpunkte für die zweite Außen- und Innenlaufbahnwand 118, 120 gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt 130 jedes Rollelementes 58 um entsprechende Abstände (z.B. den ersten und zweiten Abstand 132, 134) versetzt sein.
-
Es dürfte auch erkennbar sein, dass in einer Ausführungsform der erste Abstand 132 derselbe wie der zweite Abstand 134 sein kann. Alternativ kann sich der erste Abstand 132 von dem zweiten Abstand 134 unterscheiden. Zusätzlich dürfte erkennbar sein, dass der Abstand 132, 134 im Wesentlichen jeder geeigneten Länge entsprechen können. Beispielsweise können in einer speziellen Ausführungsform der erste und zweite Abstand 132, 134 jeweils einer Länge entsprechen, die von ca. 0,1 mm bis ca. 5 mm, wie z.B. von ca. 0,4 mm bis ca. 1 mm oder von ca. 1,3 mm bis ca. 2,5 mm und jeden anderen Zwischenbereich dazwischen reicht.
-
Durch Gestaltung der Laufbahnwände 114, 116, 118, 120 so, dass jeder Krümmungsmittelpunkt 124, 128 gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt 130 der Rollelemente 56, 58 versetzt ist, kann jedes Rollelement 56, 58 zwei Kontaktpunkte 136, 138, 140, 142 enthalten, die entlang Bezugslinien 144 definiert sind, die in einem Winkel in Bezug auf die radiale Richtung (dargestellt durch einen Pfeil 146) und die axiale Richtung (dargestellt durch einen Pfeil 148) des Blattlagers 50 angewinkelt sind. Insbesondere ist, wie in 5 und 6 dargestellt, jedes Rollelement 56 so gestaltet, dass es die erste Außenlaufbahnwand 114 an einem ersten Außenkontaktpunkt 136 und die erste Innenlaufbahnwand 116 an einem ersten Innenkontaktpunkt 138 berührt, wobei der erste Außen- und Innenkontaktpunkt 136, 138 entlang einer Bezugslinie 144 definiert sind, die in einem ersten Kontaktwinkel 150 ausgerichtet ist. Ebenso kann jedes Rollelement 58 so gestaltet sein, dass es die zweite Außenlaufbahnwand 118 an einem zweiten Außenkontaktpunkt 140 und die zweite Innenlaufbahnwand 120 an einem zweiten Innenkontaktpunkt 142 berührt, wobei der zweite Außenund Innenkontaktpunkt 140, 142 entlang einer Bezugslinie 144 definiert sind, die in einem zweiten Kontaktwinkel 152 ausgerichtet ist.
-
Es dürfte erkennbar sein, dass die durch die Bezugslinien 144 definierten Kontaktwinkel 150, 152 im Wesentlichen jedem geeigneten Winkel entsprechen können. Jedoch kann in verschiedenen Ausführungsformen jede Bezugslinie 144 so gestaltet sein, dass sie sich in einem Kontaktwinkel 150, 152 in Bezug auf die radiale Richtung 146 erstrecken, der von ca. 15° bis ca. 85°, wie z.B. von ca. 40° bis ca. 48° oder sich von ca. 49° bis ca. 70° und jeden Zwischenbereich dazwischen reicht.
-
Es dürfte auch erkennbar sein, dass der erste und zweite Kontaktwinkel 150, 152 denselben oder unterschiedliche Winkel haben können. Insbesondere können, wenn sich der Kontaktwinkel 0° annähert, die entsprechenden Rollelemente besser ausgestattet werden, um radiale Lasten zu handhaben, während, wenn sich der Kontaktwinkel 90° annähert, die entsprechenden Rollelemente besser ausgestattet werden können, um axiale Lasten zu handhaben. Somit kann durch unterschiedliche Ausgestaltung der Kontaktwinkel 150, 152 jeder Reihe von Rollelementen 56, 58 in einer gegebenen Richtung steifer sein, wie z.B. durch Gestaltung der ersten Reihe von Rollelementen 56, dass sie axial steifer ist (z.B. indem der erste Kontaktwinkel 150 näher an 90° gewählt wird) und dass die zweite Reihe von radialen Elementen 58 radial steifer ist (z.B. indem der zweite Kontaktwinkel 152 näher an 0° gewählt wird).
-
Durch Ausrichten der Kontaktpunkte 136, 138, 140, 142 entlang Bezugslinien 155, die sich in einem Winkel in Bezug sowohl auf die radiale als auch die axiale Richtung 146, 148 erstrecken, können die Rollelemente 56, 58 in der Lage sein, sowohl radiale als auch axiale Lasten zu tragen. Zusätzlich kann durch Ausrichten der Kontaktpunkte 136, 138, 140, 142 so, dass die Bezugslinien 144 einander schneiden (im Gegensatz dazu, dass sie parallel sind), eine vergrößerte Kraftspanne an dem Mittelpunkt des Blattlagers 50 definiert werden, was dadurch zu niedrigeren resultierenden Kräften führt, die durch die Rollelemente 56, 58 aufgebracht werden. Beispielsweise sind, wie in 7 dargestellt, die Bezugslinien 144 in einem Winkel voneinander weg so angeordnet, dass eine große Kraftspanne 154 entlang einer sich durch den Mittelpunkt des Blattlagers 50 erstreckenden Mittellinie 156 definiert wird. Wie sich im Allgemeinen versteht, ist die Kraft auf den Rollelementen 56, 58, die sich aus der Momentbelastung 158 auf dem Blattlager 50 ergibt, im Wesentlichen gleich dem durch die Kraftspanne 154 dividierten Moment. Somit können durch Vergrößern der Kraftspanne 150 die durch die Rollelemente 56, 58 übertragenden resultierenden Kräfte verringert werden, um dadurch das Risiko einer Beschädigung an den und/oder eines Ausfalls der Blattlagerkomponenten zu verringern.
-
Gemäß nochmaligem Bezug auf die 5 und 6 kann das Blattlager auch eine Laufbahnrippe 160 enthalten, die wenigstens teilweise die erste Laufbahn 110 von der zweiten Laufbahn 112 abteilt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Laufbahnrippe 160 eine Verlängerung der Außenlaufbahn 52 ausbilden. Beispielsweise kann, wie es in 5 und 6 dargestellt ist, die Laufbahnrippe 160 einem radialen Vorsprung der Außenbahn 52 entsprechen, der sich zwischen den Rollelementen 56 und 58 erstreckt und die erste Außenlaufbahnwand 114 von der zweiten Außenlaufbahnwand 118 trennt. Alternativ kann die Laufbahnrippe 160 so gestaltet sein, dass sie eine Verlängerung der Innenbahn 54 ausbildet. Beispielsweise kann, wie es in der Querschnittsansicht von 8 dargestellt ist, die Laufbahnrippe 160 einem radialen Vorsprung der Innenbahn 54 entsprechen, der dafür eingerichtet ist, sich zwischen den Rollelementen 56, 58 zu erstrecken und die erste Innenlaufbahnwand 116 von der zweiten Innenlaufbahnwand 118 zu trennen.
-
Wie es insbesondere in 6 dargestellt ist, kann in verschiedenen Ausführungsformen die Laufbahnrippe 160 so gestaltet sein, dass sich die die Außenoberfläche der Rippe 160 definierenden Laufbahnwände über eine 90°-Lage der Rollelemente 56, 58 hinaus erstrecken, was durch eine Bezugslinie 162 angezeigt wird, die durch den geometrischen Mittelpunkt 130 der Rollelemente 56, 58 verläuft und sich entlang der axialen Richtung 148 (d.h., rechtwinklig zu der radialen Richtung 146) erstreckt. Beispielsweise erstreckt sich in der veranschaulichenden Ausführungsform die Laufbahnrippe 160 zwischen den Rollelementen 56 und 58 dergestalt, dass die Bogenlänge des Abschnittes der Außenlaufbahnwand 114 und 118, der sich über die 90°-Lage 162 hinaus erstreckt, einen Winkel 164 definiert, der von ca. 0° bis ca. 60°, wie z.B. von ca. 15° bis ca. 45° oder von ca. 25° bis ca. 50° und jeden beliebigen Zwischenbereich dazwischen reicht. Ebenso können, wenn die Laufbahnrippe 160 als eine Verlängerung der Innenbahn 150 gestaltet ist, die Innenlaufbahnwände 116, 118 ebenfalls so gestaltet sein, dass sie sich zwischen der 90°-Lage 162 bei einem derartigen Winkel 164 erstreckt.
-
Durch Gestaltung der Laufbahnrippe 160, dass sie sich über die 90°-Lage 162 hinaus erstreckt, können die Rollelemente 56, 58 während dynamischer Lastereignisse vollständig innerhalb des Blattlagers 50 unterstützt werden. Beispielsweise können, wenn die Rollelemente 56, 58 an den Laufbahnwänden 114, 116, 118, 120 zu der 90°-Lage 162 während hoher Belastungsereignisse hoch- oder herunterlaufen, die Rollelemente 56, 58 zwischen der Innen- und Außenbahn 52, 54 ohne Berührung der Kanten der Laufbahnen 110, 112 (z.B. der Kanten 166 (6), die durch die Außenlaufbahnwände 114, 118 definiert sind) unterstützt werden.
-
Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen mehrere Schmierungsöffnungen 168 durch die Außenbahn 52 hindurch definiert sein. Beispielsweise können, wie es in der perspektivischen Ansicht von 9 dargestellt ist, die Schmierungsöffnungen 168 in Umfangsrichtung in Abstand um den Außenumfang der Außenbahn 52 angeordnet sein. Im Wesentlichen kann jede Schmierungsöffnung 168 zur Lieferung eines geeigneten Schmierungsmittels (z.B. Fett, usw.) von einer Stelle außerhalb des Blattlagers 50 zu einer Stelle zwischen der ersten und zweiten Laufbahn 110, 112 gestaltet sein. Somit kann sich, wie in 6 dargestellt, jede Schmierungsöffnung 168 im Wesentlichen zwischen einem entlang des Außenumfangs der Außenbahn 52 angeordneten ersten Ende 170 und einem entlang des Innenumfangs der Außenbahn 52 angeordneten zweiten Ende 172 erstrecken. Beispielsweise ist in der dargestellten Ausführungsform das zweite Ende 172 durch die Laufbahnrippe 160 hindurch so definiert, dass Schmiermittel in dem zwischen der Rippe 140 und dem Außenumfang der Innenbahn 54 definierten Spalt geliefert werden kann. Das Schmiermittel kann dann zwischen der Außen- und Innenbahn 52, 54 nach oben und unten geführt werden, um die erste und zweite Laufbahn 110, 112 zu schmieren.
-
Zusätzlich können, um das Schmiermittel innerhalb des Blattlagers 50 zu halten, alle zwischen der Außenund Innenbahn 52, 54 definierte Spalte unter Verwendung eines geeigneten Dichtungsmechanismus abgedichtet sein. Beispielsweise enthält, wie es in 6 dargestellt ist, das Blattlager einen zwischen der ersten Außen- und Innenbahn 52, 54 entlang eines oberen Abschnittes 176 des Lagers 50 definierten ersten Spalt 174 und einen zwischen der Außen- und Innenbahn 52, 54 entlang eines unteren Abschnittes 180 des Lagers 50 definierten zweiten Spalt 178. In einer derartigen Ausführungsform kann ein erster Dichtungsmechanismus 182 direkt zwischen der Außen- und Innenbahn 52, 54 zum Abdichten des ersten Spaltes 174 angeordnet sein, und ein zweiter Dichtungsmechanismus 184 kann direkt zwischen der Außen- und Innenbahn 52, 54 zum Abdichten des zweiten Spaltes 178 angeordnet sein.
-
Es dürfte erkennbar sein, dass, obwohl es nicht dargestellt ist, die in jeder Reihe enthaltenen Rollelemente 56, 58 in Umfangsrichtung unter Verwendung herkömmlicher Käfige und/oder Abstandshalter beabstandet sein können. Alternativ kann, wie es nachstehend beschrieben wird, das Blattlager 50 eine vollständige Besetzung mit Rollelementen 56, 58 enthalten, die sich in Umfangsrichtung um jede Laufbahn 110, 112 erstrecken.
-
Es dürfte auch erkennbar sein, dass die in 4–9 dargestellte(n) Lagerkonfiguration(en) bei jedem anderen geeigneten Windkraftanlagenlager(n) verwendet werden kann. Beispielsweise kann/können in verschiedenen Ausführungsformen die Lagerkonfiguration(en) innerhalb des Azimutlagers 236 einer Windkraftanlage 10 verwendet werden.
-
In den 10 und 11 sind perspektivische Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Lagerkonfiguration gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 10 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines Blattlagers 50 mit einer vollständigen Besetzung mit Rollelementen 56, 58. Zusätzlich veranschaulicht 11 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes des in 10 dargestellten Blattlagers 50.
-
Wie in der veranschaulichenden Ausführungsform dargestellt, kann das Blattlager 50 mehrere Rollelemente 56, 58 (z.B. Kugeln) enthalten, die sich in Umfangsrichtung um jede Laufbahn 110, 112 erstrecken, wobei jedes Rollelement 56, 58 direkt sein benachbartes Rollelement 56, 58 berührt. Insbesondere können, wie in 11 dargestellt, die Rollelemente 56, 58 in jeder Laufbahn 110, 112 dergestalt eingebaut sein, dass nur ein einziger Kontaktpunkt 190 zwischen jedem Paar benachbarter Rollelemente 56, 58 definiert ist.
-
Durch Gestalten des Lagers 50, dass es eine vollständige Besetzung mit Rollelementen 56, 58 enthält, können zusätzliche Rollelemente in dem Lager 50 eingebaut werden. Insbesondere enthalten herkömmliche Lagerkonfigurationen typischerweise Trennelemente, wie z.B. Käfige und/oder Abstandshalter, die dafür ausgelegt sind, die Rollelemente 56, 58 in Umfangsrichtung um jede Laufbahn 110, 112 herum auf Abstand zu halten. Durch Entfernen der Käfige/Abstandshalter kann der durch derartige Abstandshalter eingenommene Raum durch zusätzliche Rollelemente 56, 58 ersetzt werden. Somit kann die Lastkapazität des Lagers 50 vergrößert werden, während gleichzeitig die auf das Lager 50 wirkenden Materialbeanspruchungen verringert werden.
-
Es dürfte erkennbar sein, dass in verschiedenen Ausführungsformen die vollständige Besetzung mit den in den 10 und 11 dargestellten Rollelementen 56, 58 zusammen mit der unter Bezugnahme auf die 4–9 beschriebenen Lagerkonfiguration genutzt werden kann. Alternativ kann die vollständige Besetzung mit Rollelementen 56, 58 zusammen mit einer beliebigen anderen geeigneten Blattlagerkonfiguration einschließlich einer herkömmlichen Blattlagerkonfiguration genutzt werden. Zusätzlich dürfte erkennbar sein, dass die in 10 und 11 dargestellte Lagerkonfiguration mit jedem anderen geeigneten Windkraftanlagenlager genutzt werden kann. Beispielsweise kann in verschiedenen Ausführungsformen die vollständige Besetzung mit Rollelementen 56, 58 in dem Azimutlager 36 einer Windkraftanlage 10 genutzt werden.
-
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
-
In einem Aspekt kann ein Blattlager zum Verbinden eines Rotorblattes mit einer Nabe einer Windkraftanlage eine eine erste Außenlaufbahnwand definierende Außenbahn enthalten. Die erste Außenlaufbahnwand kann einen Krümmungsmittelpunkt definieren. Das Blattlager kann auch eine eine erste Innenlaufbahnwand definierende Innenbahn enthalten. Die erste Innenlaufbahnwand kann einen Krümmungsmittelpunkt definieren. Zusätzlich kann das Blattlager mehrere zwischen der ersten Innen- und Außenlaufbahnwand angeordnete Rollelemente enthalten. Jedes Rollelement kann einen geometrischen Mittelpunkt definieren. Ferner kann der Krümmungsmittelpunkt für jede von Laufbahnwänden gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt von jedem der Rollelemente versetzt sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Windkraftanlage
- 12
- Turm
- 14
- Gondel
- 16
- Rotor
- 18
- Nabe
- 20
- Rotorblatt
- 22
- Blattfuß
- 24
- Spitze
- 26
- Körper
- 28
- Druckseite
- 30
- Saugseite
- 32
- Vorderkante
- 34
- Hinterkante
- 36
- Spanne
- 38
- Sehne
- 40
- Fußbefestigungsanordnungen
- 42
- Stehbolzenmutter
- 44
- Fußschraubbolzen
- 46
- Fußende
- 50
- Blattlager
- 52
- Außenlagerbahn
- 54
- Innenlagerbahn
- 56
- erste Kugelreihe
- 58
- zweite Kugelreihe
- 60
- Nabenflansch
- 62
- Nabenschraubbolzen
- 64
- erstes Ende
- 66
- zweites Ende
- 72
- Anstellungseinstellmechanismus
- 74
- Anstellantriebsmotor
- 76
- Anstellantriebsgetriebe
- 78
- Anstellantriebsritzel
- 80
- Getriebezähne
- 82
- Entsprechende Getriebezähne
- 110
- erste Laufbahn
- 112
- zweite Laufbahn
- 114
- erste Außenlaufbahnwand
- 116
- erste Innenlaufbahnwand
- 118
- Zweite Außenlaufbahnwand
- 120
- zweite Innenlaufbahnwand
- 122
- Radiusmittelpunkt
- 124
- Krümmungsmittelpunkt
- 126
- innerer Radius
- 128
- Krümmungsmittelpunkt
- 130
- geometrischer Mittelpunkt
- 132
- erster Abstand
- 134
- zweiter Abstand
- 136
- Außenkontaktpunkt
- 138
- Innenkontaktpunkt
- 140
- zweiter Außenkontaktpunkt
- 142
- zweiter Innenkontaktpunkt
- 144
- Bezugslinie
- 146
- radiale Richtung
- 148
- Pfeil
- 150
- Kontaktwinkel
- 152
- zweiter Kontaktwinkel
- 154
- große Kraftspanne
- 156
- Mittellinie
- 158
- Momentenbelastung
- 160
- Laufbahnrippe
- 162
- Laufbahnlage
- 184
- Winkel
- 166
- Ränder
- 168
- Schmieröffnungen
- 170
- erstes Ende
- 172
- zweites Ende
- 174
- erster Spalt
- 176
- oberer Abschnitt
- 178
- zweiter Spalt
- 180
- unterer Abschnitt
- 182
- erster Dichtmechanismus
- 184
- zweiter Dichtmechanismus
- 224
- elektrischer Generator
- 226
- Rotorwelle
- 228
- Generatorwelle
- 230
- Getriebe
- 232
- Azimut-Antrieb
- 234
- Bettplatte
- 236
- Azimutlager
- 244
- Azimutmotor
- 252
- Anstellachse
