DE102017008797A1 - Device for additional securing, in particular renovation, of a rotor main bearing housing in wind turbines and bearing housings by supporting the bearing housing - Google Patents

Device for additional securing, in particular renovation, of a rotor main bearing housing in wind turbines and bearing housings by supporting the bearing housing Download PDF

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Abstract

Sicherungs-Vorrichtung zum zusätzlichen sichern eines Dauerbruchgefährdeten (3) Rotorhauptlagergehäuses (1), insbesondere von Windkraftanlagen, mittels einer unterstützenden Vorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:1) Die Vorrichtung ist aus Gewindestangen oder Bolzen (4), Stütztraverse/n (5) und Spannmuttern (6) zusammengesetzt.2) Dadurch gekennzeichnet das die aufgewendeten Kräfte dort in den Rahmen (2) eingeleitet werden wo sie vom Hersteller eingeplant wurden.3) Zwischen Stütztraverse (5) und Lagergehäuse (1) ein oder mehrere radial an den Durchmesser oder der Form des Lagergehäusemantels angepasstes Passstück/e (7) einzusetzen das die stützenden Kräfte an das Gehäuse überträgt.Securing device for additionally securing a fatigue endangered (3) rotor main bearing housing (1), in particular of wind power plants, by means of a supporting device, characterized by the following features: 1) The device is made of threaded rods or bolts (4), support beams (5) and 2) characterized in that the applied forces are introduced there into the frame (2) where they have been planned by the manufacturer. 3) between support bar (5) and bearing housing (1) one or more radially to the diameter or to fit the shape of the bearing housing jacket adapted fitting / e (7) which transmits the supporting forces to the housing.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Sanierung von Rotorhauptlagergehäusen, diese sind in ihrer Geometrie dem Sondermaschinenbau zuzuordnen. Am nächsten kommt ihnen ein so genanntes Stehlager. Stehlager weisen eine geläufige Gehäusegeometrie auf, so dass sie auf einer Auflage stehen. Rotorhauptlagergehäuse können zwar dem geläufigen Stehlager am ehesten zugeordnet werden, weisen jedoch in ihrer Geometrie nur eine ähnliche Form auf in der das Lager eher hängt als steht. Die Geometrie des Rotorhauptlagergehäuses ist den Zeichnungen zu entnehmen, sie fängt die Kräfte nicht auf dieselbe Weise ab wie ein Stehlager. Es haben nicht zwangsläufig alle Rotorhauptlagergehäuse eine solche Geometrie, doch diejenigen die diese Form haben gilt dieses Patent.The invention relates in particular to a refurbishment of rotor main bearing housings, these are to be assigned in their geometry to special purpose machinery. Next comes a so-called pillow block. Plummer blocks have a common housing geometry, so that they stand on a support. Although rotor main bearing housing can be assigned to the common pillow block bearing most likely, however, have in their geometry only a similar shape in which the camp rather hangs than stands. The geometry of the rotor main bearing housing is shown in the drawings, it does not catch the forces in the same way as a pillow block. Not all rotor main bearing housings necessarily have such a geometry, but those having this shape are subject to this patent.

Ein Rotorhauptlagergehäuse ist auf einem Grundrahmen zur Lagerung einer Hauptwelle die die Auflage- und Rotationskräfte des Rotors aufnimmt montiert. Das Rotorhauptlagergehäuse muss axialen, radialen, und dynamischen Belastungen standhalten. Unter rauen Umständen, und unter ständig wechselnden Bedingungen, sollen die anfallenden Kräfte dauerhaft aufgenommen werden. Eine ständig anliegende Last, unabhängig vom Betrieb der Anlage, ist die Gewichtskraft der Rotorblätter, der Rotornarbe und die Hauptlagerwelle.A rotor main bearing housing is mounted on a base frame for supporting a main shaft which receives the bearing and rotational forces of the rotor. The rotor main bearing housing must withstand axial, radial, and dynamic loads. Under harsh conditions, and under constantly changing conditions, the resulting forces should be permanently absorbed. A constant load, regardless of the operation of the system, is the weight of the rotor blades, the rotor color and the main bearing shaft.

Nachteilig kann sich an derartigen Rotorhauptlagergehäusen eine Geometrie mit scharfen Kanten auswirken. Insbesondere dort wo evtl. mechanische Bearbeitung, Zwecks Anpassung des Gehäuses an den Rahmen stattgefunden hat. Nachteilig können sich dort entstehende Risse auswirken, die mit zunehmender Länge und Tiefe die Querschnittsflächen des tragenden Materials des Rotorhauptlagergehäuses vermindern. Metall ist bekanntlich ein Kristall, und so sind erst einmal entstandene Risse, unter weiterer Belastung immer im Wachstum, wie ein Sprung in einer Scheibe. Es ist davon auszugehen, dass bei sich verringernder Querschnittsfläche, die Risse, umso größer sie sind auch umso schneller wachsen, weiterhin auch damit, dass es schließlich zu einem Dauerbruch kommt.A disadvantage may have a geometry with sharp edges on such rotor main bearing housings. In particular, where possibly mechanical processing, For the purpose of adaptation of the housing has taken place on the frame. Disadvantageously, cracks occurring there can have an effect which, with increasing length and depth, reduce the cross-sectional areas of the bearing material of the rotor main bearing housing. Metal is known to be a crystal, and so are once cracks, under further load always in growth, like a crack in a disk. It can be assumed that with decreasing cross-sectional area, the cracks, the larger they grow and the faster they grow, and the fact that finally a permanent break will occur.

Da ein Austausch eines Rotorhauptlagergehäuses insbesondere durch den hohen Arbeits- und Materialaufwand an Windkraftanlagen mit sehr hohen Kosten verbunden ist, und im ungünstigsten Fall zu einem wirtschaftlichen Totalschaden führen kann, soll die hier vorliegende Erfindung Abhilfe schaffen.Since an exchange of a rotor main bearing housing is connected in particular by the high labor and material costs of wind turbines with very high costs, and in the worst case can lead to a total economic loss, the present invention is intended to remedy this.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Rotorhauptlagergehäuse von unten mit einem Gegenkraft zur vertikalen Schwerkraft zu entlasten, und die auftretenden Kräfte genau dort in den Grundrahmen einzuleiten wo sie bei der Konstruktion seitens des Herstellers eingeplant waren. Grundgedanke der Erfindung ist es, das beschriebe Rotorhauptlagergehäuse oder Lagergehäuse dieser in den 1 bis 5 abgebildeten Lagergehäuse zu unterstützen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ebenso, Rotorhauptlagergehäuse die schon eingerissen sind zu entlasten, damit, die schon entstandenen Risse nicht weiterwachsen und sich die tragenden Querschnittsflächen nicht weiter verringern. Nicht eingerissene Rotorhauptlagergehäuse prophylaktisch vor Rissen zu schützen. Ganze Anlagen, denen bei beginnender Rissbildung im Rotorhauptlagergehäuse, ohne Gegenmaßnahmen ein Dauerbruch droht vor dem Totalausfall zu schützen.Object of the present invention is therefore to relieve the rotor main bearing housing from below with a counterforce to vertical gravity, and to initiate the forces occurring right where in the base frame where they were planned in the design by the manufacturer. The basic idea of the invention is that the described rotor main bearing housing or bearing housing this in the 1 to 5 support illustrated bearing housing. It is also an object of the present invention to relieve rotor main bearing housings which have already been torn so that the cracks which have already formed do not continue to grow and the supporting cross-sectional areas do not decrease further. Prophetically prevent cracked rotor main bearing housings from cracking. Whole systems, which at the onset of cracking in the rotor main bearing housing, without countermeasures a permanent break threatens to protect against total failure.

Die Aufgabe wird bevorzugt dadurch gelöst, dass zwei der mittleren, innen liegenden Bolzen, die zur Befestigung des Lagergehäuses auf dem Grundrahmen dienen, gegen längere Bolzen oder Gewindestangen, mit denselben Gewindeabmessungen ausgetauscht werden. Des Weiteren wird bevorzugt eine Stütztraverse an den nun existenten Gewinden, die von oben nach unten aus dem Grundrahmen herausstehen mittels Muttern und Scheiben montiert. Zur Vergrößerung der Auflagefläche am unterem Bereich des Lagergehäuses ist bevorzugt ein radial angepasstes Passstück vorgesehen. Schließlich wird mittels eines errechneten Drehmoments die gewählte Entlastungskraft die für das Rotorhauptlagergehäuse durch das Anziehen der Spannmuttern eingeleitet die dann gegen Verdrehung gesichert werden.The object is preferably achieved in that two of the middle, inner bolts, which serve to fasten the bearing housing on the base frame, are replaced by longer bolts or threaded rods with the same thread dimensions. Furthermore, it is preferable to mount a support crosspiece on the now existing threads, which protrude from top to bottom out of the base frame by means of nuts and washers. To increase the support surface at the lower region of the bearing housing, a radially adapted fitting is preferably provided. Finally, by means of a calculated torque, the selected unloading force is introduced for the rotor main bearing housing by tightening the clamping nuts which are then secured against rotation.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment which is particularly preferred in the drawings.

Es zeigen:

  • 1 der Istzustand eines Rotorhauptlagergehäuses, das mittels zwölf Schrauben (hier nur vier zu sehen, siehe 3) auf einen Rahmen geschraubt ist, und Anzeigen von Rissen an seinen neuralgischen Punkten aufweist. Des Weiteren ist die vertikale Dauergewichtslast eingezeichnet.
  • 2 identisch wie in 1, jedoch mit der Erfindung betreffenden integrierten Vorrichtung. Zusätzlich wird eine Stütztraverse an langen Bolzen oder Gewindestangen, die gegen die Originalbolzen ausgetaucht wurden eingehängt.
  • 3 eine von oben perspektivische Ansicht des Rotorhauptlagergehäuses mit zwölf Sechskantschrauben zur Befestigung.
  • 4 eine von unten perspektivische Ansicht des Rotorhauptlagergehäuses, unterstützt durch Gewindestangen, Stütztraverse und Spannmuttern.
  • 5 einen Querschnitt in dem zusätzlich ein radial zum Gehäuse angepasstes Passstück zu sehen ist.
  • 6 ein radial zum Gehäuse angepasstes Passstück. Dieses Passstück kann auch aus mehreren Teilen bestehen die miteinander verbunden sind.
Show it:
  • 1 the actual condition of a rotor main bearing housing, which by means of twelve screws (here only four to see, see 3 ) is screwed onto a frame and has cracks displayed at its neuralgic points. Furthermore, the vertical steady-load load is drawn.
  • 2 identical as in 1 but integrated device related to the invention. In addition, a support bar is hung on long bolts or threaded rods that have been dipped against the original bolts.
  • 3 a top perspective view of the rotor main bearing housing with twelve hexagon screws for attachment.
  • 4 a bottom perspective view of the rotor main bearing housing, supported by threaded rods, support brace and clamping nuts.
  • 5 a cross section in which additionally a radially adapted to the housing fitting can be seen.
  • 6 a radially adapted to the housing fitting. This fitting may also consist of several parts which are interconnected.

1 zeigt ein Rotorhauptlagergehäuse (1) das an seinen neuralgischen Punkten Risse (3) aufweist. Das Gehäuse steht auf einem Rahmen (2), Lager (1) und Rahmen (2) sind mittels zwölf Schrauben montiert, von denen in dieser Ansicht nur vier zu sehen sind. Das Lager, hier ohne Welle dargestellt, muss in Windkraftanlagen alle anfallenden Kräfte aufnehmen. Die Risse (3) können auch einen anderen Verlauf aufweisen. Hier ist jedoch die typische Richtung abgebildet. 1 shows a rotor main bearing housing ( 1 ) that at its neuralgic points cracks ( 3 ) having. The case stands on a frame ( 2 ), Camp ( 1 ) and frames ( 2 ) are mounted by means of twelve screws, of which only four can be seen in this view. The bearing, shown here without a shaft, must absorb all forces in wind turbines. The cracks ( 3 ) may also have a different course. Here, however, the typical direction is shown.

2 zeigt die gleiche Ansicht wie in 1 jedoch mit der Erfindung betreffenden integrierten Vorrichtung. In der Ansicht sind die beiden innen, mittig liegenden Befestigungsschrauben, gegen Gewindestangen (4) oder langen Schrauben (4) ausgetauscht worden. Eine Stütztraverse (5) dient als Stütze für das Lagergehäuse. Die Form und das Profil der Stütztraverse (5) kann auch den Umständen nach größer dimensioniert oder der Form angepasst sein. Durch Anziehen der Spannmuttern (6) wird eine vertikal, der Schwerkraft entgegen gesetzte, gewünschte Entlastungskraft für das Rotorhauptlagergehäuse (1) einleitet, die durch die Stütztraverse (5) übertragen wird. 2 shows the same view as in 1 however, integrated device related to the invention. In the view, the two inside, central fixing screws, against threaded rods ( 4 ) or long screws ( 4 ). A support crossbar ( 5 ) serves as a support for the bearing housing. The shape and profile of the support crossbeam ( 5 ) may also be larger in size or adapted to the shape. By tightening the clamping nuts ( 6 ) is a vertical, the opposite gravity, desired unloading force for the rotor main bearing housing ( 1 ), which passes through the support crossbeam ( 5 ) is transmitted.

3 zeigt ein Rotorhauptlagergehäuse (1) perspektivisch von oben. Hier sind die zwölf Befestigungsbolzen zu sehen. Besonders bevorzugt sind die innen, mittig liegenden Bolzen (4) gekennzeichnet die bevorzugt für die Aufhängung einer Stütztraverse (5) verwendet werden sollen. Die hier ausgetauschten gekennzeichneten Bolzen (4) können auch alle anderen vorhandenen zehn Bolzen variabel ersetzen, oder in verschiedener Anzahl verwendet werden, z. B. zwei, vier, sechs oder acht. Je nach dem, mit wie vielen Bolzen ein Rotorhauptlagergehäuse (1) oder Gehäuse ausgestattet wurde. Außerdem ist eine Rippenverstärkung des Gehäuses von oben zu sehen. 3 shows a rotor main bearing housing ( 1 ) in perspective from above. Here are the twelve mounting bolts to see. Particularly preferred are the inner, centrally located bolts ( 4 ) which are preferred for the suspension of a support crossbeam ( 5 ) should be used. The marked bolts exchanged here ( 4 ) can also variably replace all other existing ten bolts, or be used in various numbers, for. B. two, four, six or eight. Depending on how many bolts a rotor main bearing housing (with 1 ) or housing. In addition, a rib reinforcement of the housing can be seen from above.

4 zeigt auch die hier bevorzugt verwendeten Bolzen (4). Die Stütztraverse (5) kann auch aus mehren Teilen bestehen, damit eine Montage in engen Räumen möglich ist, oder weil sie dadurch, dass sie aus mehreren Teilen besteht auch besser die Kräfte aufnehmen kann. Die Stütztraverse (5), kann sich auch mit zunehmenden genutzten Bolzen oder anderen genutzten Bolzen der Geometrie anpassen, jedoch erfüllt sie im Prinzip dieselbe Aufgabe. Außerdem ist eine Rippenverstärkung des Gehäuses von unten zu sehen. 4 also shows the bolts preferably used here ( 4 ). The support crossbar ( 5 ) can also consist of several parts, so that installation in confined spaces is possible, or because it consists of the fact that it consists of several parts and better absorb the forces. The support crossbar ( 5 ) can also adapt to increasing geometry of used bolts or other bolts used, but in principle, it performs the same task. In addition, a rib reinforcement of the housing can be seen from below.

5 zeigt einen Querschnitt in dem zusätzlich das radial zum Gehäuse angepasste Passstück (7) zu sehen ist. Es kann je nach Lagergeometrie angepasst werden. Eventuelle Zwischenräume zwischen Passstück und Gussgehäuse können mit z.B. Flüssigmetall durch einspritzen während der Montage ausgefüllt werden. Dies dient dazu die Auflagekräfte gleichmäßig an der Lagergehäusemantelfläche zu verteilen. 5 shows a cross section in which additionally the radially adapted to the housing fitting ( 7 ) you can see. It can be adjusted depending on the bearing geometry. Any gaps between the fitting and cast housing can be filled with eg liquid metal by injection during assembly. This serves to distribute the contact forces evenly on the bearing housing jacket surface.

6 zeigt ein radial zum Gehäuse angepasste Passstück (7). Das Passstück (7) kann auch mit Bohrungen versehen sein die ein Einspritzen von Flüssigmetall oder anderen hochdruckfesten aushärtenden Medien ermöglichen. 6 shows a radially adapted to the housing fitting ( 7 ). The fitting piece ( 7 ) can also be provided with holes that allow injection of liquid metal or other high pressure resistant curing media.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Rotorhauptlagergehäuse / LagergehäuseRotor main bearing housing / bearing housing
22
Grundrahmen / RahmenBase frame / frame
33
Riss / Spannungsriss / DauerbruchCrack / stress crack / fatigue break
44
Gewindestange / Schraube / BolzenThreaded rod / screw / bolt
55
StütztraverseTraverse support
66
Spannmutterlocknut
77
Passstückspud

Claims (8)

Rotorhauptlagergehäuse (1) und Lagergehäuse (1) mit der abgebildeten Geometrie in den Zeichnungen 1-5 oder vor Ort ermittelten Geometrie von unten oder seitlich mit Stütztraversen (5) abzustützen.Rotor main bearing housing (1) and bearing housing (1) with the illustrated geometry in the drawings 1-5 or locally determined geometry from below or laterally supported with support braces (5). Die Stütztraverse (5) aus mehreren Teilen zusammenzustellen insbesondere durch zusammenstecken und verschrauben.The support crossbar (5) composed of several parts, in particular by plugging and screwing. An Rotorhauptlagergehäusen (1) und Lagergehäusen (1) Befestigungsbolzen (bevorzugt 4 3) gegen lange Schrauben oder Gewindestangen auszutauschen um diese für das verschrauben von Stütztraversen (5) zu verwenden die einerseits die Aufgabe haben das Lagergehäuse (1) zu unterstützen, und andererseits die entstehenden Kräfte in den Rahmen zu übertragen.On rotor main bearing housings (1) and bearing housings (1) fastening bolts (preferably 4 3 ) to replace long screws or threaded rods to use this for screwing support braces (5) on the one hand have the task to support the bearing housing (1), and on the other hand to transmit the resulting forces in the frame. Zwischen Stütztraverse (5) und Lagergehäuse (1) (sichtbar in 5) ein oder mehrere radial an den Durchmesser oder der Form des Lagergehäusemantels angepasste/s Passstück/e (7) einzusetzen das die stützenden Kräfte an das Gehäuse überträgt oder übertragen.Between support crossbeam (5) and bearing housing (1) (visible in 5 ) one or more radially adapted to the diameter or the shape of the bearing housing shell fit / e (7) insert the supporting forces to the housing or transmit. Den Zwischenraum zwischen Passstück (7) und Rotorlagergehäuse (1) mit Flüssigmetall oder anderen hochdruckfest aushärtenden Medien durch einspritzen während der Montage auszufüllen um Auflagekräfte gleichmäßig an der Lagergehäusemantelfläche zu verteilen.The gap between the fitting (7) and rotor bearing housing (1) with liquid metal or other high-pressure resistant curing by fill in during assembly to evenly distribute bearing forces on the bearing housing jacket surface. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4 zum zusätzlichen sichern des Lagergehäuses bestehend aus Gewindestange /Schraube /Bolzen (4), Stütztraverse (5), Spannmutter (6) und Passstück (7).Device according to one of the preceding Claims 1 to 4 to additionally secure the bearing housing consisting of threaded rod / screw / bolt (4), support crossbar (5), clamping nut (6) and fitting (7). Rotorhauptlagergehäuse von unten statt mit einer Stütztraverse (5) zu sichern mit einem Stahlgurt, Flachstahl oder Metallprofil zu umspannen um eine Unterstützung zu erwirken.To secure rotor main bearing housing from below instead of with a support crossbeam (5) with a steel belt, flat steel or metal profile to secure a support. Rotorhauptlagergehäuse wie in 7. zu umspannen und zur Befestigung Befestigungsbolzen (4) gegen lange Schrauben oder Gewindestangen auszutauschen um diese für das verschrauben von Stahlgurten, Flachstählen oder Metallprofilen zu verwenden die einerseits die Aufgabe haben das Lagergehäuse (1) zu unterstützen, und andererseits die entstehenden Kräfte in den Rahmen zu übertragen.To surround the rotor main bearing housing as in 7 and to replace fastening bolts (4) for long screws or threaded rods to use this for screwing steel straps, flat steel or metal profiles on the one hand have the task to support the bearing housing (1), and on the other hand, the resulting To transfer forces into the frame.
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