DE102015207476A1 - Mehrreihiges Wälzlager und Windkraftanlage mit zumindest einem mehrreihigen Wälzlager - Google Patents

Mehrreihiges Wälzlager und Windkraftanlage mit zumindest einem mehrreihigen Wälzlager Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein mehrreihigess Wälzlager mit zumindest einem Lagerring. Zumindest eine Lauffläche ist auf einer ersten Umfangsfläche des Lagerrings bereitgestellt. An einer zweiten Umfangsfläche des Lagerrings ist eine sich entlang der zweiten Umfangsfläche erstreckende Aussparung angeordnet.

Description

  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung befassen sich mit einem mehrreihigen Wälzlager und einer Windkraftanlage mit zumindest einem mehrreihigen Wälzlager.
  • In Windkraftanlagen werden Lagerungen verwendet, um den Rotor drehbeweglich an einer tragenden Struktur der Windkraftanlage zu lagern. Beispielsweise kann die Rotornabe mittels einer Lagerung an eine tragende Struktur der Gondel angeflanscht werden.
  • Auf die Lagerung der Rotornabe wirken im Betrieb der Windkraftanlage sowohl radiale als auch axiale Kräfte bzw. Momente. Beispielsweise wirken Kräfte bzw. Momente aufgrund des Eigengewichts des Rotors und der Rotornabe in radialer Richtung auf die Lagerung. Axiale Kräfte bzw. Momente wirken beispielsweise aufgrund der Windlasten auf die Lagerung. Die axialen Kräfte bzw. Momente auf die Lagerung können sich beispielsweise bei Veränderungen des Anstellwinkels der Rotorblätter ändern. Insbesondere bei heftigen Windstößen können große Kräfte bzw. Momente auf die Lagerung wirken.
  • Eine bekannte Möglichkeit zur Lagerung der Rotornabe an einer tragenden Struktur der Windkraftanlage sind Wälzlager, insbesondere zweireihige Kegelrollenlager. Dabei werden gewöhnlich sowohl der Innenring als auch der Außenring des Wälzlagers mit einem massiven Flansch ausgebildet bzw. ausgestattet. Das heißt, der Innenring als auch der Außenring weist einen Flansch auf oder ist mit einem solchen verbunden, wobei häufig der betreffende Lagerring und der Flansch aus einem Teil, also einstückig beispielsweise als Schmiedeteil, gefertigt werden. Damit kann das Wälzlager zum einen an der tragenden Struktur der Windkraftanlage befestigt werden und die Rotornabe kann über das Wälzlager bezüglich dieser drehbar gelagert werden und unmittelbar mit dem Antriebsstrang eines Generators bzw. eines zwischengeschalteten Getriebes verbunden werden. Die beiden Kegelreihen erlauben dabei die Aufnahme sowohl radialer als auch axialer Kräfte bzw. Momente durch das Lager.
  • Die Lagerringe der zweireihigen Kegelrollenlager sind dabei gewöhnlich massiv ausgebildet, so dass derartige Wälzlager aufgrund ihrer Dimensionierung ein mitunter hohes Eigengewicht aufweisen. Ein hohes Eigengewicht der Lagerung kann problematisch für die Statik der Windkraftanlage sein. Das Gewicht des Wälzlagers muss zum einen durch den Turm der Windkraftanlage getragen werden. Zum anderen nehmen die Belastungen auf den Turm bei Schwingungen der Gondel mit zunehmender Masse der Gondel zu. Um derartigen Belastungen zu begegnen, werden die Türme von Windkraftanlagen häufig verstärkt oder auch Schwingungsausgleichsmaßen in den Türmen bzw. in den Gondeln bereitgestellt. Jedoch sind solche Abhilfen mit einem erheblichen technischen als auch materiellen Aufwand und somit Kosten verbunden. Bevorzugt sollte daher das Gewicht der vom Turm getragenen Bauteile vermindert werden.
  • Es besteht somit ein Bedürfnis, ein Wälzlager mit vermindertem Eigengewicht bereitzustellen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen dies, indem in einem mehrreihigen Wälzlager mit zumindest einem Lagerring mit zumindest einer Lauffläche auf einer ersten Umfangsfläche des Lagerrings eine sich entlang einer zweiten Umfangsfläche des Lagerrings erstreckende Aussparung angeordnet ist. Hierdurch lassen sich funktional nicht erforderliche Volumina des Lagerrings vermeiden. Das Eigengewicht des mehrreihigen Wälzlagers kann somit reduziert werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen beträgt das Volumen der Aussparung zumindest 5% des Volumens des Lagerrings bezogen auf eine Situation, in der der Lagerring ohne die Aussparung bereitgestellt ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen läuft die Aussparung entlang der zweiten Umfangsfläche vollständig um.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst das mehrreihige Wälzlager zumindest zwei gegeneinander angestellte Wälzkörperreihen, wobei zumindest eine der Wälzkörperreihen kugelförmige Wälzkörper und / oder zumindest eine der Wälzkörper kegelförmige Wälzkörper umfasst. In einigen Ausführungsbeispielen sind alle Wälzkörper kugelförmige Wälzkörper.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen sind die Wälzkörper in einer O-Anordnung angeordnet.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der Lagerring in einem radialen Abstand von der Lauffläche zumindest eine axial verlaufende Aufnahme für ein Verbindungsmittel auf.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist in die Aussparung zumindest teilweise ein Material mit einer Dichte, die geringer als eine Dichte des Lagerrings ist, eingebracht.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist in die Aussparung zumindest ein Mess-, Regel- und / oder Stellglied eingebracht.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Windkraftanlage mit zumindest einem mehrreihigen Wälzlager gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bereit. Das mehrreihige Wälzlager ist angeordnet, eine Rotornabe drehbeweglich an einer tragenden Struktur der Windkraftanlage zu lagern.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist zumindest ein Stützmittel, insbesondere eine Hülse, in die Aussparung eingebracht ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist das Stützmittel derart in die Aussparung eingebracht ist, dass ein in die axiale Aufnahme eingebrachtes Verbindungsmittel von dem Stützmittel zumindest teilweise umschlossen ist.
  • Aufgrund der Aussparung in dem Lagerring kann das Gewicht des mehrreihigen Wälzlagers gemindert werden, so dass das auf den Turm einer Windkraftanlage lastende Gewicht reduziert werden kann. Die Statik von Windkraftanlagen mit einem mehrreihigen Wälzlager gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann daher verbessert werden.
  • Es versteht sich von selbst, dass der Lagerring ein Außenring des mehrreihigen Wälzlagers sein kann, wobei die erste Umfangsfläche die radial innere Umfangsfläche des Außenrings ist und die zweite Umfangsfläche die radial äußere Umfangsfläche des Außenrings ist. Somit ist zumindest eine Lauffläche auf der radial inneren Umfangsfläche des Außenrings gebildet. Ebenso kann der Lagerring auch ein Innenring des mehrreihigen Wälzlagers sein, wobei die erste Umfangsfläche die radial äußere Umfangsfläche des Innenrings ist und die zweite Umfangsfläche die radial innere Umfangsfläche des Innenrings ist. Somit ist zumindest eine Lauffläche auf der radial äußeren Umfangsfläche des Innenrings gebildet. Dabei kann der Lagerring jeweils sowohl einstückig als auch mehrstückig gebildet sein.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beigefügten Figuren, näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht durch ein doppelreihiges Kegelrollenlager;
  • 2 eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines doppelreihigen Wälzlagers mit kugelförmigen Wälzkörpern;
  • 3 eine Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines doppelreihigen Wälzlagers mit kugelförmigen Wälzkörpern;
  • 4 eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines doppelreihigen Wälzlagers mit kugelförmigen und kegelförmigen Wälzkörpern; und
  • 5 eine Schnittansicht durch das Ausführungsbeispiel der 2 mit einem in die Aussparung eingebrachten Stützmittel.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch ein doppelreihiges Kegelrollenlager 1. Das Kegelrollenlager 1 umfasst zwei Innenringe 2 und einen Außenring 3. Auf den Innenringen 2 sind Laufflächen 11 für Wälzkörper 4 gebildet und auf dem Außenring 3 sind Laufflächen 12 gebildet. Sowohl die Innenringe 2 als auch der Außenring 1 des doppelreihigen Kegelrollenlagers 1 sind massiv. Aufgrund der Dimensionierung der Innenringe 2 und des Außenringes 3 in Windkraftanalgen kann das doppelreihige Kegelrollenlager 1 ein hohes Eigengewicht aufweisen. Wie vorgehend beschrieben, kann sich dies negativ auf die Statik einer Windkraftanlage auswirken.
  • Zwischen den Innenringen 2 und dem Außenring 3 sind zwei Reihen von kegelförmigen Wälzkörpern 4 in einer O-Anordnung bereitgestellt, d.h. die Verlängerungen gedachter Verbindungslinien der Druckbereiche auf den Auflageflächen der beiden Reihen von kegelförmigen Wälzkörpern 4 laufen entlang der Lagerachse auseinander. Somit bilden die Verlängerungen der gedachten Verbindungslinien ein stilisiertes O. Die kegelförmigen Wälzkörper 4 werden dabei von Wälzkörperkäfigen 10 auf den Laufflächen 11, 12 des Innenrings 2 und des Außenrings 3 gehalten. Weiterhin ist in der 1 eine Einrichtung 40 zur Zufuhr und Ableitung von Schmiermitteln für die Schmierung der Laufflächen 11, 12 und der kegelförmigen Wälzkörper 4 gezeigt.
  • Aufgrund der O-Anordnung der beiden Reihen kegelförmiger Wälzkörper 4 auf den vertikalen Laufflächen 11, 12 können sowohl radiale als auch axiale Kräfte, die durch mit dem doppelreihigen Kegelrollenlager 1 verbundene Bauelemente vermittelt werden, durch das Lager aufgenommen werden. Infolge der großen Auflagefläche der kegelförmigen Wälzkörper 4 auf den Laufflächen 11, 12 kann das Lager sehr hohe einwirkende Kräfte aufnehmen. Jedoch ist auch der Rollwiderstand im doppelreihigen Kegelrollenlager 1 relativ hoch.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines doppelreihigen Wälzlagers 20 mit kugelförmigen Wälzkörpern 5.
  • Das doppelreihige Wälzlager 20 ist als Kugellager ausgebildet und umfasst einen Innenring 2 und einen Außenring 3. Sowohl der Innenring 2 als auch der Außenring 3 können sowohl einstückig, wie in der 2 gezeigt, als auch mehrstückig bereitgestellt sein. Der Außenring 3 weist zumindest eine axial verlaufende Aufnahme 7 in einem radial äußeren Bereich auf. Die axial verlaufende Aufnahme 7 kann wie in der 2 gezeigt eine axiale Durchgangsbohrung sein, die sich in axialer Richtung vollständig durch den Lagerring erstreckt. In diese kann beispielsweise ein Bolzen, eine Schraubelement oder ein sonstiges geeignetes Verbindungselement eingebracht werden. Beispielsweise kann ein Bolzen in die axiale Aufnahme eingebracht werden, um den Außenring 3 an einer tragenden Struktur einer Windkraftanlage oder der Rotornabe anzuflanschen. Jedoch ist die axial verlaufende Aufnahme 7 nicht auf eine axiale Durchgangsbohrung beschränkt.
  • In dem Außenring 3 ist weiterhin entlang einer äußeren Umfangsfläche eine Aussparung 6 gebildet. Die Aussparung 6 ist im Querschnitt rechteckig gebildet. Die Aussprung 6 kann sowohl vollständig um die äußere Umfangsfläche des Außenrings 3, d.h. um den gesamten Außenring 3, umlaufen als auch in Form von Segmenten entlang der äußeren Umfangsfläche des Außenrings 3 bereitgestellt sein. Die einzelnen Segmente können dabei beispielsweise äquidistant voneinander beabstandet sein. Bei einer Ausführung mit vollständig umlaufender Aussparung 6 kann das Gewicht des Außenrings 3 aufgrund der Materialersparnis erheblich gesenkt werden. Bei einer Ausführung mit segmentierter Aussprung 6 kann das Gewicht des Außenrings 3 spürbar gesenkt werden und zusätzlich die axiale Stabilität des Außenrings 3 erhöht werden, da dann Stege zwischen den einzelnen Segmenten der Aussparung 6 durch die Aussparung 6 gebildete Seitenwände 8 abstützen. Insbesondere bei großen axialen Kräften, die in infolge des Befestigens des Außenrings 3 mittels eines in die axial verlaufende Aufnahme 7 eingebrachten Verbindungsmittels auf den Außenring 3 wirken, kann ein Verformen der Seitenwände 8 und somit des Außenrings 3 verhindert werden.
  • Das Volumen der Aussparung 6 sollte zumindest 5% des Volumens des Außenrings 3 bezogen auf eine Situation, in der der Außenring 3 ohne die Aussparung 6 bereitgestellt ist, betragen. Das Volumen der Aussparung 6 kann dabei an die konkret beabsichtige Verwendung des Wälzlager 20 angepasst sein. Dadurch kann eine deutliche merkbare Reduzierung des Eigengewichts des Außenrings 3 erzielt werden.
  • Obwohl die Aussparung 6 und die axial verlaufende Aufnahme 7 in der 2 lediglich im Außenring 3 gezeigt sind, kann bei weiteren Ausführungsbeispielen alternativ auch der Innenring 2 mit einer Aussparung 6 und einer axial verlaufenden Aufnahme 7 versehen sein. Insbesondere können in dem doppelreihigen Wälzlager 20 sowohl der Innenring 2 als auch der Außenring 3 jeweils mit einer Aussprung 6 und einer axial verlaufenden Aufnahme 7 bereitgestellt sein.
  • Auf dem Innenring 2 sind zwei Laufflächen 21 gebildet und auf dem Außenring 3 sind zwei Laufflächen 22 gebildet. Zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 sind zwei Reihen von kugelförmigen Wälzkörpern 5 bereitgestellt. Die kugelförmigen Wälzkörper 5 werden dabei von Wälzkörperkäfigen 10 auf den Laufflächen 21 und 22 gehalten. Die Laufflächen 21, 22 sind dabei axial gegeneinander versetzt, so dass die Verbindungslinie 13 der Berührungspunkte zwischen kugelförmigem Wälzkörper 5 und den Laufflächen 21, 22 einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Lagerachse des Wälzlagers bildet. Solche Wälzlager sind als Schräglager bekannt und erlauben die Aufnahme von radialen als auch axialen Kräften. Die kugelförmigen Wälzkörper 5 der beiden Reihen sind gegeneinander angestellt, d.h. der Innenring 2 ist gegen den Außenring 3 axial verschoben (oder umgekehrt), so dass permanent eine Axialkraft auf das Lager wirkt.
  • Die kugelförmigen Wälzkörper 5 sind in der 2 in einer O-Anordnung bereitgestellt, d.h. die Verlängerungen der Verbindungslinien 13 der Druckpunkte der beiden Reihen von kugelförmigen Wälzkörpern 5 laufen entlang der Lagerachse auseinander. Somit bilden die Verlängerungen der Verbindungslinien 13 ein gedachtes O. Die O-Anordnung ermöglicht die Aufnahme von axialen Kräften bzw. Momenten in beiden axialen Richtungen. Die axialen Kräfte bzw. Momente werden dabei jeweils nur von einer Reihe von Wälzkörpern aufgenommen.
  • Insbesondere für Windkraftanlagen in Schwachwindgebieten, bei denen die Rotornabe über ein doppelreihiges Wälzlager drehbar an einer tragenden Struktur, insbesondere der Gondel, der Windkraftanlage gelagert ist, sind die auf das Wälzlager einwirkenden Kräfte bzw. Momente verhältnismäßig gering. Zudem ist es nötig, dass die Rotoren solcher Windkraftanlagen bereits bei niedrigen Windgeschwindigkeiten, d.h. bei vergleichsweise niedrigen auf die Rotorblätter einwirkenden Kräften, zu laufen beginnen.
  • Konventionelle Kegelrollenlager, wie etwa das doppelreihige Kegelrollenlager 1 mit großen Auflageflächen der kegelförmigen Wälzkörper 4 auf den Laufflächen 11, 12, sind daher vielfach hinsichtlich der Möglichkeit zur Aufnahme radialer und axialer Kräfte überdimensioniert für Windkraftanlagen in Schwachwindgebieten. Zudem ist die benötigte Anströmgeschwindigkeit für Anlagen mit beispielsweise dem doppelreihigen Kegelrollenlager 1 aufgrund des relativ hohen Rollwiderstands im Lager vielfach zu hoch für eine effiziente Nutzung der vorhandenen schwachen Luftströmungen.
  • Aufgrund der im Vergleich zu kegelförmigen Wälzkörper geringen Auflagefläche der kugelförmigen Wälzkörper 5 auf den Laufflächen 21, 22 ist der Rollwiderstand des doppelreihigen Wälzlagers 20 im Vergleich zu konventionellen Kegelrollenlager, wie etwa dem doppelreihigen Kegelrollenlager 1, vermindert. Daher ermöglicht die Lagerung des Rotors einer Windkraftanlage mittels des doppelreihigen Wälzlagers 20 ein Anlaufen bei niedrigen Anströmgeschwindigkeiten. Zudem ist eine ausreichende Kapazität zur Aufnahme von radialen und axialen Kräften durch das doppelreihige Wälzlager 20 gewährleistet.
  • Aufgrund der kugelförmigen Wälzkörper können die Laufflächen 21, 22 zumindest teilweise U-förmig gestaltet sein. Wie in der 2 gezeigt, können die Laufflächen 22 auf dem Außenring 3 die Form eines vertikal geteilten U aufweisen, d.h. die Lauffläche kann einen gerade verlaufenden Abschnitt und einen daran anschließenden gekrümmten Abschnitt aufweisen. Zum Beispiel kann der Innenring 3 bei einstückiger Ausführung eine einzige Lauffläche 21 aufweisen, die im Wesentlichen U-förmig ist, oder bei zweistückiger Ausführung jeweils eine Lauffläche 21 aufweisen, die die Form eines vertikal geteilten U aufweist. Bei einer vorgegebenen Breite von Innenring 2 bzw. Außenring 3 kann somit eine geringere radiale Ausdehnung, d.h. eine geringere Höhe, von Innenring 2 bzw. Außenring 3 im Vergleich zu Kegelrollenlagern erzielt werden.
  • Konventionelle Kegelrollenlager, wie etwa das Kegelrollenlager 1 mit seiner massiven Ausgestaltung von Innenring 2 und Außenring 3, haben ein hohes Eigengewicht, das zum einen vom Turm der Windkraftanlage getragen werden muss und zum anderen aufgrund der Massenträgheit einen zusätzlichen Widerstand für das Anlaufen des Rotors bei niedrigen Windgeschwindigkeiten darstellt.
  • Die Aussparung 6 und die zumindest teilweise U-förmige Gestaltung der Laufflächen 21, 22 ermöglichen sowohl Innen- als auch Außenringe 2, 3 mit einer erheblichen Materialersparnis verglichen mit konventionellen doppelreihigen Kegelrollenlagern. Aufgrund der Materialersparnis kann das Eigengewicht der Wälzlager 20 erheblich gesenkt werden.
  • Daher sind die doppelreihigen Wälzlager 20 insbesondere für die drehbewegliche Lagerung von Rotoren in Windkraftanlagen, die in Schwachwindgebieten betrieben werden sollen, geeignet, da sie an die niedrigeren Auftretenden Kräfte bzw. Momente angepasst sind und ein Anlaufen des Rotors bereits bei niedrigeren Anströmgeschwindigkeiten der Rotorblätter ermöglichen.
  • Auch in anderen Anwendungsgebieten kann die Verwendung der doppelreihigen Wälzlager 20 aufgrund ihres verminderten Eigengewichts vorteilhaft sein. Beispielsweise können die doppelreihigen Wälzlager 20 für Unterwasserturbinen von Wasserkraftanlagen für Meeres- und / oder Gezeitenströmungen oder Flusswasserkraftanlagen verwendet werden. Die 3 eine Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines doppelreihigen Wälzlagers 20 mit kugelförmigen Wälzkörpern 5. Das Ausführungsbeispiel der 2 entspricht dabei im Wesentlichen dem der 2, wobei jedoch die Aussparung 6 in der 3 im Querschnitt kegelstumpfförmig gebildet ist im Gegensatz zu der in der 2 gezeigten rechteckig gebildeten Aussparung 6. Die Aussparung 6 kann im Allgemeinen eine beliebige Form haben. Die in den 2 und 3 gezeigten Aussparungen 6 sind lediglich beispielhaft. Insbesondere kann die Aussparung 6 an die beabsichtigte Verwendung des doppelreihigen Wälzlagers 20 angepasst sein.
  • In der 4 ist eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines doppelreihigen Wälzlagers 30 mit kugelförmigen und kegelförmigen Wälzkörpern 4, 5 gezeigt.
  • Das Wälzlager 30 weist zwei Reihen von Wälzkörpern auf, wobei die eine Reihe aus kugelförmigen Wälzkörpern 5 und die andere Reihe aus kegelförmigen Wälzkörpern 4 gebildet ist. Die kugelförmigen Wälzkörper 5 sind auf Laufflächen 21, 22 des Innenrings 2 bzw. des Außenrings 3 gelagert. Die kegelförmigen Wälzkörper 4 sind auf Laufflächen 11, 12 des Innenrings 2 bzw. des Außenrings 3 gelagert. Sowohl die kugelförmigen Wälzkörper 5 als auch die kegelförmigen Wälzkörper 4 werden durch Wälzkörperkä10 auf ihren jeweiligen Laufflächen gehalten. Die kugelförmigen Wälzkörper 5 und die kegelförmigen Wälzkörper 4 sind wie in den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 vorgespannt. Wälzlager 30 ist für beide Arten von Wälzkörpern als Schräglager ausgebildet.
  • In dem Außenring 3 ist eine Aussparung 6 bereitgestellt, die ähnlich wie in den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 vollständig umlaufen oder segmentiert sein kann. Die Aussparung 6 kann dabei im Querschnitt wiederrum eine beliebige Form aufweisen und ist nicht auf die in der 3 gezeigte Form beschränkt. Das Volumen der Aussparung 6 sollte ebenso zumindest 5% des Volumens des Außenrings 3 bezogen auf eine Situation, in der der Außenring 3 ohne die Aussparung 6 bereitgestellt ist, betragen. Weiterhin ist wie in den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 zumindest eine axial verlaufende Aufnahme 7 bereitgestellt.
  • Obwohl, wie in den 2 und 3, die Aussparung 6 und die axial verlaufende Aufnahme 7 in der 4 lediglich im Außenring 3 bereitgestellt sind, kann alternativ oder ergänzend auch der Innenring 2 mit einer Aussparung 6 und einer axial verlaufenden Aufnahme 7 versehen sein. Insbesondere können in einem doppelreihigen Wälzlager 30 sowohl der Innenring 2 als auch der Außenring 3 jeweils mit einer Aussprung 6 und einer axial verlaufenden Aufnahme 7 bereitgestellt sein.
  • Das doppelreihige Wälzlager 30 kann aufgrund der einen Reihe von kegelförmigen Wälzlagern 4 im Vergleich zu dem doppelreihigen Wälzlager 20 möglicherweise höhere axiale und radiale Kräfte bzw. Momente aufnehmen, da die Auflagefläche der kegelförmigen Wälzlager 4 auf den Laufflächen 11, 12 größer ist als die Auflagefläche der einen Reihe von kugelförmigen Wälzkörpern 5 des doppelreihigen Wälzlagers 20. Jedoch ist auch der Rollwiderstand aufgrund der größeren Auflagefläche der kegelförmigen Wälzkörper in dem doppelreihigen Wälzlager 30 möglicherweise größer als in dem doppelreihigen Wälzlager 20 – jedoch geringer als zum Beispiel in dem doppelreihigen Kegelrollenlager 1. Das doppelreihige Wälzlager 30 ist somit beispielsweise für die Lagerung von Rotoren in Windkraftanlagen geeignet, die in Windgebieten mit mittleren Windstärken betrieben werden. Die auf das doppelreihige Wälzlager 30 wirkenden axialen und radialen Kräfte sind höher als in Schwachwindgebieten und können durch die beiden Reihen unterschiedlicher Wälzkörper aufgenommen werden. Der höhere Rollwiderstand im Wälzlager kann durch die im Vergleich höheren Anströmgeschwindigkeiten der Rotoren zumindest ausgeglichen werden.
  • 5 zeigt eine Schnittansicht durch das Ausführungsbeispiel der 2 mit einem in die Aussparung 6 eingebrachten Stützmittel 9. Die Darstellung des Ausführungsbeispiels der 2 ist dabei lediglich beispielhaft. Ebenso können entsprechende Stützmittel in die Aussparungen der Ausführungsbeispiele der 3 und 4 eingebracht werden.
  • Als Stützmittel können Bauteile in die Aussparung 6 eingebracht werden, die sich in axialer Richtung durch die Aussparung 6 erstrecken und zwischen zwei gegenüberliegenden Bereichen der Seitenwände 8 lagern, sodass ein Kraftschluss in axialer Richtung über das Stützmittel erfolgt.
  • Das in die Aussparung 6 eingebrachte zumindest eine Stützmittel 9 ist in der 5 als Hülse mit einer Länge L, die zum Beispiel im Wesentlichen der axialen Ausdehnung der Aussparung 6 entspricht, und einem Innendurchmesser d, der zum Beispiel im Wesentlichen einem Durchmesser der Aufnahme 7 entspricht, dargestellt. Das als Hülse ausgebildete Stützmittel 9 umschließt dabei ein in die Aufnahme 7 eingebrachtes Verbindungsmittel. Jedoch sind auch andere Ausgestaltungen des Stützmittels 9 denkbar, die beispielsweise ein in die Aufnahme 7 eingebrachtes Verbindungsmittel nur teilweise umschließen.
  • Das Stützmittel 9 dient dazu, die axialen Seitenwände 8 gegeneinander abzustützen. Insbesondere bei großen axialen Kräften, die in infolge des Befestigens des Außenrings 3 mittels eines in die axiale Aufnahme 7 eingebrachten Verbindungsmittel auf den Außenring 3 wirken, kann ein Verformen der Seitenwände 8 durch das Stützmittel 9 verhindert werden. Somit können mit einen Verformen des Außenrings 3 einhergehende Spannungen in dem Außenring 3 vermieden werden. Zudem ist sichergestellt, dass zum Beispiel Laufeigenschaften der kugelförmigen Wälzkörper 5 auf den Laufflächen bzw. auch die Vorspannung der kugelförmigen Wälzkörper 5 durch eine Verformung des Außenrings 3 geändert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ können in die Aussparung 6 auch zumindest teilweise Materialen eingebracht werden, die eine geringere Dichte als der Außenring 3 aufweisen. Insbesondere können sogenannte Leichtbaumaterialen in die Aussparung 6 eingebracht werden. Durch die Einbringung von Material in die Aussparung 6 können die axialen Seitenwände 8 zumindest teilweise gegeneinander abgestützt werden, so dass ein Verformen der Seitenwände 8 möglicherweise verhindert werden kann. Durch den Außenring 3 können somit möglicherweise höhere Kräfte verglichen mit einem Wälzlager 20, in dem kein Material in die Aussparung 6 eingebracht ist, aufgenommen werden. Verglichen mit dem doppelreihigen Kegelrollenlager 1, das einen massiven Außenring 3 aufweist, kann aufgrund der Einbringung von Leichtbaumaterialien weiterhin eine Gewichtsverminderung erzielt werden. Zum Beispiel können Metallschäume, Faserverbundmaterialen, Kunststoffe, Leichtmetalle bzw. deren Legierungen oder Mineralguss in die Aussparung 6 eingebracht werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können in die Aussparung 6 Elemente zur Ver- oder Entsorgung von Schmiermitteln zur Wälzlagerschmierung eingebracht sein. Zum Beispiel können Elemente zur Ver- oder Entsorgung von Schmierfetten oder Schmierölen zur Wälzlagerschmierung in die Aussparung 6 eingebracht sein. Weiterhin können in die Aussparung 6 Mess-, Regel- und / oder. Stellglieder wie z.B. Sensoren oder Aktoren eingebracht sein. Dadurch kann z.B. eine Überwachung und / oder Einstellung von Betriebsparametern oder eine Zustandsüberwachung des Wälzlagers ermöglicht werden.
  • In den 2 bis 5 sind jeweils doppelreihige Wälzlager 20, 30 gezeigt. Jedoch können allgemein mehrreihige Wälzlager, d.h. Wälzlager mit zwei oder mehr Reihen an Wälzkörpern, bereitgestellt sein. Durch die Aussparung 6 können allgemein gewichtsverminderte mehrreihige Wälzlager bereitgestellt werden. Durch die Verwendung von zumindest einer Reihe kugelförmiger Wälzkörper kann im Vergleich zu reinen Kegelrollenlager eine weitere Gewichtseinsparung erzielt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    doppelreihiges Kegelrollenlager
    2
    Innenringe
    3
    Außenring
    4
    kegelförmiger Wälzkörper
    5
    kugelförmiger Wälzkörper
    6
    Aussparung
    7
    Aufnahme
    8
    Seitenwand
    9
    Stützmittel
    10
    Wälzkörperkäfig
    11
    Lauffläche
    12
    Lauffläche
    13
    Verbindungslinie der Berührungspunkte
    20
    doppelreihiges Wälzlager
    21
    Lauffläche
    22
    Lauffläche
    30
    doppelreihiges Wälzlager
    40
    Einrichtung zur Zufuhr und Ableitung von Schmiermitteln

Claims (10)

  1. Mehrreihiges Wälzlager (20, 30) mit zumindest einem Lagerring (2, 3) mit zumindest einer Lauffläche (11, 12, 21, 22) auf einer ersten Umfangsfläche des Lagerrings (2, 3) und einer an einer zweiten Umfangsfläche des Lagerrings (2, 3) angeordneten, sich entlang der zweiten Umfangsfläche erstreckenden Aussparung (6).
  2. Mehrreihiges Wälzlager nach Anspruch 1, wobei das Volumen der Aussparung (6) zumindest 5% des Volumens des Lagerrings (2, 3) bezogen auf eine Situation, in der der Lagerring (2, 3) ohne die Aussparung (6) bereitgestellt ist, beträgt.
  3. Mehrreihiges Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aussparung (6) entlang der zweiten Umfangsfläche vollständig umläuft.
  4. Mehrreihiges Wälzlager nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Wälzlager zumindest zwei gegeneinander angestellte Wälzkörperreihen umfasst und zumindest eine der Wälzkörperreihen kugelförmige Wälzkörper (5) und / oder zumindest eine der Wälzkörperreihen kegelförmige Wälzkörper (4) umfasst.
  5. Mehrreihiges Wälzlager nach Anspruch 4, wobei alle Wälzkörper (4, 5) kugelförmige Wälzkörper (4) sind.
  6. Mehrreihiges Wälzlager nach einem der Anspruch 4 oder 5, wobei die Wälzkörperreihen in einer O-Anordnung angeordnet sind.
  7. Mehrreihiges Wälzlager nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Lagerring (2, 3) in einem radialen Abstand von der Lauffläche zumindest eine axial verlaufende Aufnahme (7) für ein Verbindungsmittel aufweist.
  8. Mehrreihiges Wälzlager nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei in die Aussparung (6) zumindest teilweise ein Material mit einer Dichte, die geringer als eine Dichte des Lagerrings (2, 3) ist, eingebracht ist.
  9. Mehrreihiges Wälzlager nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei in die Aussparung (6) zumindest ein Mess-, Regel- und / oder Stellglied eingebracht ist.
  10. Windkraftanlage mit zumindest einem mehrreihigen Wälzlager (20, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das angeordnet ist, eine Rotornabe drehbeweglich an einer tragenden Struktur der Windkraftanlage zu lagern.
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