DE102014204140A1

DE102014204140A1 - Wälzlageranordnung

Info

Publication number: DE102014204140A1
Application number: DE102014204140.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Zimmermann; Martin Grehn; Horst Masuch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-10
Also published as: WO2015131890A1

Abstract

Eine Wälzlageranordnung (1) weist ein geteiltes Gehäuse (2) auf, welches ein Wälzlager (7) umschließt, wobei eine Teilungsebene (T) vertikal durch das Gehäuse (2) verläuft. Die Wälzlageranordnung (1) ist insbesondere als Hauptrotorlagerung einer Windkraftanlage geeignet und zeichnet sich durch eine besondere Montage- und Demontagefreundlichkeit aus.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, bei welcher ein Wälzlager in einem geteilten Gehäuse gehalten ist. Derartige Wälzlageranordnungen kommen insbesondere bei sehr großen Anlagen, beispielsweise Windkraftanlagen, zum Einsatz. Die Teilung des Gehäuses dient der Montierbarkeit und Demontierbarkeit der Wälzlageranordnung.
Hintergrund der Erfindung
Eine Wälzlageranordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2004 058 905 B4 bekannt. Diese Wälzlageranordnung weist ein Wälzlager auf, dessen Innenring aus wenigstens drei Innenringsegmenten und dessen Außenring aus wenigstens drei Außenringsegmenten zusammengesetzt ist. Das Gehäuse, in welchem das Wälzlager gehalten ist, ist aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil zusammengesetzt, wobei die beiden Gehäuseteile miteinander verschraubt sind und zwischen dem Gehäuseunterteil und dem Gehäuseoberteil Abstandsplatten angeordnet sind, durch die das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil auf einen definierten Abstand zueinander gehalten werden. Als Wälzlager der Anordnung nach der DE 10 2004 058 905 B4 ist ein zweireihiges Kegelrollenlager in X-Anordnung vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlageranordnung mit geteiltem Gehäuse gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich Wartungsfreundlichkeit weiterzuentwickeln.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wälzlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Wälzlageranordnung weist ein ein Wälzlager umschließendes Gehäuse auf, welches derart geteilt ist, dass die Teilungsebene vertikal durch das Gehäuse verläuft.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass durch eine übliche Teilung eines Wälzlagergehäuses in ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil zwar eine gute Zugänglichkeit zur oberen Hälfte der Anordnung, nicht jedoch zur unteren Hälfte der Wälzlageranordnung geschaffen wird. Um bei Wartungsarbeiten einen Zugang zum unteren Bereich der Lageranordnung zu erhalten, muss die in dem Wälzlager gelagerte Welle angehoben werden. Dies ist jedoch zum einen mit einem erheblichen maschinellen Aufwand verbunden und zum anderen aufgrund gegebener räumlicher Bedingungen im Einzelfall nicht immer oder nur eingeschränkt möglich.
Diesen Nachteilen wird gemäß der Erfindung effektiv dadurch entgegengewirkt, dass die in dem Wälzlager gelagerte Welle bei der Demontage des Gehäuses und des Wälzlagers in ihrer ursprünglichen Lage verbleiben kann und lediglich abgestützt werden muss, was im Vergleich zu einem Anheben wesentlich einfacher zu bewerkstelligen ist. Nach dem Abstützen der Welle werden die beiden Gehäuseteile zur Seite hin entfernt, sodass ein uneingeschränkter Zugang zum Wälzlager gegeben ist.
Das Wälzlager kann als mehrreihiges, beispielsweise zwei- oder dreireihiges Lager ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wälzlager um ein Pendelrollenlager. Ein Pendelrollenlager ist prinzipiell beispielsweise aus der DE 31 12 303 C3 bekannt. Im Unterschied zur Ausgestaltung nach der DE 31 12 303 C3 kann das Wälzlager der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung zwei Wälzkörperreihen mit unterschiedlichen Druckwinkeln aufweisen. Die Lagerkonstruktion ist damit den im speziellen Anwendungsfall, beispielsweise in einer Windkraftanlage, wirkenden Radial- und Axialkräften besonders gut anpassbar.
Die Anpassung an die beim Einsatz des Lagers wirkenden Kraftverteilungen zeigt sich in bevorzugter Ausgestaltung nicht nur in der Geometrie des Wälzlagers, sondern auch in der geometrischen Gestaltung des Gehäuses. Insbesondere ist das Gehäuse in Relation zu einer zwischen zwei Wälzkörperreihen des Wälzlagers verlaufenden Mittelebene unsymmetrisch ausgebildet. Hierbei kann das Gehäuse beispielsweise eine in einer Axialrichtung des Wälzlagers zunehmende Wandstärke aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können Versteifungsrippen unsymmetrisch am Gehäuse verteilt sein. Verbindungsstellen, an welchen die beiden Gehäuseteile miteinander verbindbar sind, sind vorzugsweise zu beiden Seiten der genannten Mittelebene unterschiedlich gestaltet. Hierbei können zum Beispiel auf der einen Seite der Mittelebene stärkere oder mehr Schrauben zur Verbindung der Gehäuseteile als auf der anderen Seite der Mittelebene vorgesehen sein. Ebenso können Verstiftungen, die dem korrekten Zusammenbau der beiden Gehäuseteile dienen, unsymmetrisch um die Mittelebene verteilt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Wälzlageranordnung Spanndeckel auf, mit welchen die Gehäuseteile zusammengehalten werden. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist eine zwischen den Spanndeckeln verlaufende Trennebene gegenüber der Teilungsebene, welche durch das Gehäuse verläuft, verdreht, insbesondere um 90°. Auf diese Weise wird das vertikal geteilte Gehäuse besonders effektiv zusätzlich versteift.
Die Wälzlageranordnung mit vertikal geteiltem Gehäuse ist nicht nur in Windkraftanlagen, sondern beispielsweise auch in Anlagen zur Stahlherstellung oder zur Papierherstellung, sowie in Anlagen der chemischen Industrie und Grundstoffindustrie einsetzbar.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 eine Wälzlageranordnung mit vertikal geteiltem Gehäuse,
2 einen Schnitt durch die Wälzlageranordnung nach 1,
3 eine Wälzlageranordnung mit vertikal geteiltem Gehäuse und zusätzlichen Spanndeckeln.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In den 1 und 2 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Wälzlageranordnung gezeigt, welche als Rotorhauptlagerung in einer Windenergieanlage zum Einsatz kommt. Der in 2 dargestellte Schnitt A-A verläuft durch eine mit T bezeichnete vertikale Teilungsebene der Wälzlageranordnung 1. Ein insgesamt mit 2 bezeichnetes Gehäuse der Wälzlageranordnung 1 ist aus zwei Gehäuseteilen 3, 4 zusammengesetzt, welche in der Teilungsebene T miteinander verbunden sind.
Zur Verbindung der beiden Gehäuseteile 3, 4 sind Verbindungsstellen 5, 6 vorgesehen, in die nicht dargestellte Schrauben eingesetzt werden können. Zusätzlich sind nicht dargestellte Verstiftungen vorhanden, die einen einfachen, präzisen Zusammenbau der Gehäuseteile 3, 4 ermöglichen.
In der Anordnung nach 2 befindet sich eine Rotorseite RS auf der linken Seite der Wälzlageranordnung 1 und eine Getriebeseite GS auf der rechten Seite der Wälzlageranordnung 1. Beim Betrieb der Windkraftanlage auftretende Axialkräfte sind in erster Linie von der Rotorseite RS zur Getriebeseite GS hin gerichtet. Diesem Umstand wird durch die Bauweise des mit 7 bezeichneten Wälzlagers der Wälzlageranordnung 1 Rechnung getragen.
Beim Wälzlager 7 handelt es sich um ein Pendelrollenlager, dessen Wälzkörperreihen mit 8 beziehungsweise 9 bezeichnet sind. Die Wälzkörperreihen 8, 9 rollen auf Lagerringen 10, 11, nämlich einem Innenring 10 und einem Außenring 11 ab, wobei beide Lagerringe 10, 11 mehrteilig ausgebildet sein können. Beide Wälzkörperreihen 8, 9 sind jeweils in einem Lagerkä12, 13 geführt. Wie aus 2 hervorgeht, unterscheiden sich die Druckwinkel, unter welchen die Wälzkörperreihen 8, 9 angeordnet sind, derart voneinander, dass die in 2 rechts angeordnete Wälzkörperreihe 9 in einem größeren Maße als die in 2 links angeordnete Wälzkörperreihe 8 zur Aufnahme von Axialkräften geeignet ist. Auf diese Weise ist die Wälzkörperreihe 9 besonders gut geeignet, Windkräfte aufzunehmen, welche durch den auf der Rotorseite RS angeordneten Rotor der Windkraftanlage in die mit 14 bezeichnete Welle, welche mittels der Wälzlageranordnung 1 gelagert ist, eingeleitet werden.
Die genannten in Axialrichtung wirkenden Windkräfte übertragen sich über den Innenring 10, die mit 15 bezeichneten Wälzkörper, nämlich Rollen, die Wälzkörperreihen 8, 9, sowie den Außenring 11 in die Gehäuseteile 3, 4. Besonders starke mechanische Spannungen werden in dem 2 rechts angeordneten, verstärkten Teil des Gehäuses 2 erzeugt. Eine mittig zwischen den Wälzkörperreihen 8, 9 verlaufende Mittelebene ist mit ME bezeichnet. Wie aus 2 hervorgeht, befindet sich die Mehrzahl der Verbindungsstellen 5, 6 auf der rechten Seite, das heißt der der Getriebeseite GS zuwandten Seite der Mittelebene ME.
Die 3 zeigt in einer Darstellung ähnlich 1 eine Wälzlageranordnung 1, wobei im Fall von 3 die beiden Gehäuseteile 3, 4 voneinander beabstandet dargestellt sind. Zusätzlich zu den Gehäuseteilen 3, 4 sind in 3 zwei Spanndeckel 16, 17, nämlich ein unterer Spanndeckel 16 und ein oberer Spanndeckel 17, erkennbar, welche zum Zusammenspannen der Gehäuseteile 3, 4 vorgesehen sind. Die Spanndeckel 16, 17 sind miteinander verschraubbar, am Gehäuse 2 und/oder an einem nicht dargestellten Bauteil einer Umgebungskonstruktion befestigbar.
Zwischen den Spanndeckeln 16, 17 liegt eine Trennebene TE, welche im Unterschied zur Teilungsebene T, die durch das Gehäuse 2 gelegt ist, nicht vertikal, sondern horizontal angeordnet ist. Die Trennebene TE ist somit gegenüber der Teilungsebene T um 90° verdreht. Die Spanndeckel 16, 17 tragen maßgeblich zur Versteifung des Gehäuses 2 bei. Im Bereich der Verbindungsstellen 5, 6 zwischen den Gehäuseteilen 3, 4 sind die Spanndeckel 16, 17 durch keinerlei Verbindungselemente geschwächt.
Ein freier Zugang zum Wälzlager 7 ist herstellbar, indem von der Wälzlageranordnung 1 zunächst die Spanndeckel 16, 17 abgenommen und anschließend die Gehäuseteile 3, 4 zur Seite verlagert werden. Die Lage der Welle 14 braucht hierbei nicht verändert zu werden.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlageranordnung
2: Gehäuse
3: Gehäuseteil
4: Gehäuseteil
5: Verbindungsstelle
6: Verbindungsstelle
7: Wälzlager, Pendelrollenlager
8: Wälzkörperreihe
9: Wälzkörperreihe
10: Lagerring, Innenring
11: Lagerring, Außenring
12: Lagerkäfig
13: Lagerkäfig
14: Welle
15: Wälzkörper
16: Spanndeckel
17: Spanndeckel
ME: Mittelebene
RS: Rotorseite
GS: Getriebeseite
T: Teilungsebene
TE: Trennebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004058905 B4 [0002, 0002]
DE 3112303 C3 [0007, 0007]

Claims

Wälzlageranordnung (1), mit einem geteilten Gehäuse (2), welches ein Wälzlager (7) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilungsebene (T) vertikal durch das Gehäuse (2) verläuft.
Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (7) als mehrreihiges Lager ausgebildet ist.
Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (7) als Pendelrollenlager ausgebildet ist.
Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wälzkörperreihen (8, 9) des Pendelrollenlagers (7) unterschiedliche Druckwinkel aufweisen.
Wälzlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) in Relation zu einer zwischen zwei Wälzkörperreihen (8, 9) des Wälzlagers (7) verlaufenden Mittelebene (ME) unsymmetrisch ausgebildet ist.
Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine in einer Axialrichtung des Wälzlagers (7) zunehmende Wandstärke aufweist.
Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Mehrzahl an Verbindungsstellen (5, 6) aufweist, wobei sich die Gestaltung der Verbindungsstellen (5, 6) auf beiden Seiten der Mittelebene (ME) voneinander unterscheidet.
Wälzlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Gehäuse (2) umgreifende Spanndeckel (16, 17).
Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen den Spanndeckeln (16, 17) verlaufende Trennebene (TE) gegenüber der Teilungsebene (T) des Gehäuses (2) verdreht ist.
Verwendung einer Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 1 in einer Windkraftanlage.