-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Azimutbremseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Windenergieanlagen mit einem Rotor mit horizontaler Achse weisen eine Azimutverstellung für die Gondel auf, um den Rotor entsprechend der Windrichtung auszurichten und um bei Bedarf den Rotor aus dem Wind drehen zu können. Die zur Azimutverstellung erforderliche Einrichtung umfasst regelmäßig ein Lager zur drehbaren Lagerung der Gondel am Turm sowie einen Azimutantrieb zum Drehen der Gondel und eine Azimutbremseinrichtung, die die Drehbewegung der Gondel bremst und bei Bedarf die Drehstellung der Gondel fixiert.
-
Aus der
EP 3 135 928 B1 ist eine Azimutbremseinrichtung für eine einen Turm und eine gegenüber dem Turm azimutal verstellbare Gondel aufweisende Windenergieanlage bekannt, wobei die Azimutbremseinrichtung eine Bremsscheibe mit zumindest einem am Umfang der Bremsscheibe angeordneten Bremsbelagträger aufweist, der zumindest einen gegen eine Bremsoberfläche der Bremsscheibe verfahrbaren Bremsbelag zur Anlage gegen die Bremsoberfläche aufweist, wobei die Bremsscheibe kreisringförmig und mit einander gegenüberliegenden Bremsoberflächen versehen ist.
-
Insbesondere beim nicht vollständigen Lösen des Bremskontakts und Aufrechterhalten eines Relativdrucks zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe kommt es bei einer durch den Drehantrieb erzeugten Relativbewegung der Bremsscheibe gegenüber den Bremsbelägen zum sogenannten „Ruckgleiten“, das häufig auch als „Stick-Slip-Effekt“ bezeichnet wird. Dieser Stick-Slip-Effekt induziert Schwingungen im System der Azimutbremseinrichtung, die zu nicht unbeträchtlicher Geräuschentwicklung führen, die häufig Ursache ist für die mangelnde Akzeptanz von Windenergieanlagen in der Nähe von Siedlungen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Azimutbremseinrichtung vorzuschlagen, bei der der vorbeschriebene Effekt des Ruckgleitens nicht auftritt oder zumindest wesentlich verringert wird.
-
Zum Lösen dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Azimutbremseinrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
-
Die erfindungsgemäße Azimutbremseinrichtung weist zumindest einen relativ drehbar gegenüber der Bremsscheibe angeordneten Schmierstoffapplikator zur Applikation eines Schmierstoffs auf die Bremsoberfläche der Bremsscheibe auf, sodass bei einer Relativbewegung der Bremsscheibe gegenüber dem Schmierstoffapplikator ein Auftrag des Schmierstoffs auf die Bremsoberfläche erfolgen kann, der dazu führt, dass das den „Stick-Slip-Effekt“ kennzeichnende Ruckgleiten und die daraus resultierende Schwingungsanregung unterbleibt oder zumindest wesentlich reduziert wird.
-
Grundsätzlich ist von einer Relativanordnung des Bremsbelagträgers zur Bremsscheibe auszugehen, bei der der Bremsbelagträger gegenüber der feststehenden Bremsscheibe drehbar angeordnet ist. Der Erfindungsgegenstand umfasst jedoch ebenso eine Relativanordnung, bei der die Bremsscheibe gegenüber dem feststehenden Bremsbelagträger drehbar angeordnet ist.
-
Erfindungsgemäß ist die Bremsscheibe kreisringförmig ausgebildet, mit einander gegenüberliegenden Bremsoberflächen, wobei der Bremsbelagträger als Bremszange oder Bremssattel mit einander gegenüberliegenden, jeweils einer Bremsoberfläche zugeordneten Bremsbelägen ausgebildet und jeder Bremsoberfläche der Bremsscheibe zumindest ein Schmierstoffapplikator zugeordnet. Während einer Relativdrehung zwischen der Bremsscheibe und den Schmierstoffapplikatoren ist ein permanenter Auftrag des Schmierstoff auf die Bremsscheibe bevorzugt, um im Fall einer Mehrzahl von Bremszangen oder Bremssätteln sicherzustellen, dass bei einem Bremsvorgang zwischen sämtlichen Bremsbelegen der Bremszangen oder Bremssättel und den Bremsoberflächen ein Schmierstoffauftrag ausgebildet ist.
-
Vorzugsweise ist der Schmierstoff als Festschmierstoffkörper ausgebildet, wobei jedoch auch Ausführungen des Schmierstoffs möglich sind, die etwa einen Sprühauftrag des Schmierstoffs ermöglichen, insbesondere, wenn der Schmierstoff in Form von Ölen oder Fetten ausgebildet ist, so dass der Sprühauftrag etwa mittels Druckluft erfolgen kann. Bei entsprechender Ausbildung des Schmierstoffs kann der Schmierstoffapplikator auch tubenförmig ausgebildet sein, oder die Applikation des Schmierstoffs kann mittels eines Pinsels oder eines Schwamms erfolgen.
-
Vorzugsweise ist der Festschmierstoffkörper in einer Halteeinrichtung angeordnet und unter Vorspannung gegen die Bremsoberfläche verfahrbar, so dass insbesondere ein Ersatz verbrauchter Schmierstoffkörper besonders leicht möglich ist.
-
Die Halteeinrichtung des Schmierstoffapplikators kann entweder unabhängig vom Bremsbelagträger benachbart zur Bremsscheibe angeordnet oder am Bremsbelagträger angeordnet sein, wobei in beiden Fällen der Schmierstoffapplikator eine unabhängig vom Bremsbelagträger handhabbare Einheit darstellt, die in einer besonders bevorzugten Ausführungsform so ausgestaltet ist, dass sie mit einer Anschlusseinrichtung zur Verbindung mit dem Bremsbelagträger oder anderen gegenüber der Bremsscheibe drehbaren Komponenten der Windenergieanlage verbunden werden kann. In jedem Fall kann somit ein Nachrüsten von Windenergieanlagen mit dem Schmierstoffapplikator erfolgen.
-
Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung mit einer Vorspanneinrichtung zur Erzeugung der Vorspannung versehen, sodass die für die Funktion des Schmierstoffapplikators notwendige Vorspannung des Festschmierstoffkörpers durch eine integral an der Halteeinrichtung ausgebildete Einrichtung erzeugt werden kann.
-
Wenn die Halteeinrichtung mit einer Zustelleinrichtung zum Verfahren des Festschmierstoffkörpers gegen die Bremsoberfläche versehen ist, kann auch eine Zustellung des Festschmierstoffkörpers zur Erzeugung eines anliegenden Kontakts des Festschmierstoffkörpers gegen die Bremsoberfläche mittels einer an der Halteinrichtung integriert ausgebildeten Einrichtung erfolgen, sodass die Zustelleinrichtung genauso wie die Vorspanneinrichtung unabhängig vom Installationsort des Schmierstoffapplikators realisierbar ist.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorspanneinrichtung durch die Zustelleinrichtung gebildet ist, sodass beide Funktionen, also sowohl die Erzielung der Vorspannung als auch eine Zustellung des Festschmierstoffkörpers gegen die Bremsoberfläche durch ein und dieselbe Einrichtung realisierbar ist.
-
Unabhängig davon, ob die Zustelleinrichtung gleichzeitig zur Erzeugung der Vorspannkraft dient, besteht ein wesentlicher Vorteil der Zustelleinrichtung darin, dass hiermit ein von der Zustellung des Bremsbelags gegen die Bremsoberfläche unabhängige Zustellung des Festschmierstoffkörpers gegen die Bremsoberfläche erfolgen kann, sodass insbesondere der Zeitpunkt der Zustellung so gewählt werden kann, dass ein Festschmierstoffauftrag auf die Bremsoberfläche nicht permanent während einer relativen Drehung zwischen der Bremsscheibe und dem Festschmierstoffapplikator erfolgt, sondern nur vor der Zustellung des Bremsbelags gegen die Bremsoberfläche, derart, dass sichergestellt ist, dass während des Bremsvorgangs ein Festschmierstoffauftrag zwischen der Bremsoberfläche und dem Bremsbelag vorhanden ist.
-
Vorzugsweise sind zur Ausbildung einer als Schmierzange oder Schmiersattel ausgebildeten Schmierstoffapplikatoranordnung zwei Schmierstoffapplikatoren einander gegenüberliegend angeordnet, derart, dass einander gegenüberliegende Flächenbereiche der Bremsoberflächen jeweils mit Schmierstoff beaufschlagbar sind. Bei einer derartigen Ausführungsform kann die Schmierzange oder der Schmiersattel grundsätzlich analog einer Bremszange oder einem Bremssattel ausgebildet sein, wobei die Schmierzange oder der Schmiersattel anstatt der Bremsbeläge der Bremszange gegen die Bremsoberflächen zustellbare Festschmierstoffkörper aufweist.
-
Vorzugsweise ist zumindest eine Schmierstoffapplikatoranordnung modular mit zumindest einem als Bremszange oder Bremssattel ausgebildeten Bremsbelagträger einer Mehrzahl von Bremsbelagträgern verbunden, wobei bevorzugt ist, wenn jede Bremszange oder jeder Bremssattel mit zumindest einer als Schmierzange oder Schmiersattel ausgebildeten Schmierstoffapplikatoranordnung versehen ist, und besonders bevorzugt ist, wenn zumindest eine Bremszange oder ein Bremssattel oder besonders bevorzugt jede Bremszange oder jeder Bremssattel in einer durch die Bremsscheibe definierten Horizontalebene einander gegenüberliegend mit zwei Schmierzangen oder Bremssätteln versehen ist, sodass unabhängig von der Drehrichtung die Ausbildung eines Festschmierstoffauftrags zwischen den Bremsoberflächen und den Bremsbelägen einer Bremszange während eines Bremsvorgangs sichergestellt werden kann.
-
Insbesondere bei kleineren Windenergieanlagen, die eine vergleichsweise geringe Rotormasse und Gondelmasse aufweisen, kann es sich auch als ausreichend erweisen, wenn die Bremsscheibe an einer Bodenwand der drehbaren Gondel ausgebildet ist, und der feststehende Bremsbelagträger unterhalb der Gondel angeordnet ist und mit einem gegen eine Bremsoberfläche der Bremsscheibe verfahrbaren Bremsbelag versehen ist, wobei die Bremsscheibe insbesondere durch die Bodenwand der Gondel ausgebildet sein kann.
-
Vorzugsweise ist in einer Minimalkonfiguration dieser Azimutbremseinrichtung der Bremsoberfläche zumindest ein Schmierstoffapplikator zugeordnet, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn der Schmierstoffapplikator modular mit zumindest einem Bremsbelagträger einer Mehrzahl von Bremsbelagträgern verbunden ist.
-
Auch im Fall einer derartigen Azimutbremseinrichtung ist es besonders bevorzugt wenn jedem Bremsbelagträger zumindest ein Schmierstoffaplikator hinzugeordnet ist, wobei es sich als besonders vorteilhaft erweist, wenn jedem Bremsbelagträger in einer durch die Bremsscheibe definierten Horizontalebene zwei einander gegenüberliegend angeordnete Schmierstoffapplikatoren zugeordnet sind, derart, das unabhängig von der Drehrichtung ein zwischen der Bremsoberfläche der Bremsscheibe und dem Bremsbelägen der Bremsbelagträger ein Festschmierstoffauftrag während des Bremsvorgangs vorhanden ist.
-
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine Azimutbremseinrichtung in einer ersten Ausführungsform mit einer Mehrzahl von am Umfang einer Bremsscheibe angeordneten Bremsätteln;
- 2 eine Teilansicht der in 1 dargestellten Azimutbremseinrichtung gemäß Ansicht II in 1;
- 3 eine Azimutbremseinrichtung in einer weiteren Ausführungsform mit einer Mehrzahl von unterhalb einer Bodenwand einer Gondel angeordneten Bremsbelagträgern;
- 4 eine Schnittdarstellung der in 3 dargestellten Azimutbremseinrichtung gemäß Schnittlinienverlauf IV - IV in 3;
- 5 eine Azimutbremseinrichtung in einer weiteren Ausführungsform.
-
1 zeigt eine Azimutbremseinrichtung 10 mit einer Bremsscheibe 11, die drehfest mit einem hier nicht näher dargestellten Turm einer Windenergieanlage verbunden ist, sowie Bremsbelagträger 12, die drehfest mit einer hier nicht näher dargestellten Gondel einer Windenergieanlage verbunden sind, derart, dass die Bremsbelagträger 12 zusammen mit der Gondel und einem an der Gondel angeordneten Rotor gegenüber einem Turm der Windenergieanlage drehbar ist. Zum Abbremsen einer Drehbewegung beziehungsweise zur temporär drehfesten Anordnung der Gondel gegenüber dem Turm ist die Bremsscheibe 11 mit einer Mehrzahl von als Bremsätteln ausgebildeten Bremsbelagträgern 12 versehen, die, wie insbesondere 2 zeigt, zwei einander gegenüberliegend angeordnete Bremskolben 13, 14 aufweisen, welche jeweils mit einem Bremsbelag 15 versehen sind, derart, dass mittels der Bremskolben 13, 14 die Bremsbeläge 15 gegen eine Bremsoberfläche 16 verfahren und zur Erzielung der Bremswirkung mit einer durch die Bremskolben 13, 14 erzeugten Andruckkraft gegen die Bremsoberfläche 16 gedrückt werden können.
-
Wie 1 zeigt, sind die drehfest mit der Gondel verbundenen Bremsbelägträger 12 im Fall der in 1 dargestellten Azimutbremseinrichtung 10 jeweils mit einer als Schmiersattel ausgebildeten Schmierstoffapplikatoranordnung 17 versehen, die, wie 2 zeigt, jeweils zwei einander gegenüberliegend angeordnete Schmierstoffapplikatoren 18, 19 aufweisen, welche jeweils eine Halteeinrichtung 20 mit einem in der Halteeinrichtung 20 axial geführten Festschmierstoffkörper 21 aufweisen. Der Festschmierstoffkörper 21 ist aus einem kohlenstoffhaltigen Material, wie insbesondere Grafit, gebildet und wird, wie 2 zeigt, durch eine in der Halteeinrichtung 20 angeordnete, hier als Druckfeder ausgebildete Vorspanneinrichtung 22 unter Vorspannung gegen die Bremsoberfläche 16 der Bremsscheibe 11 gedrückt.
-
Wie ferner insbesondere die 2 zeigt, sind die Schmierstoffapplikatoren 18, 19 der Schmierstoffappliatoranordnung 17 jeweils mit einer Anschlusseinrichtung 23 versehen, die eine Verbindung der Schmierstoffapplikatoren 18, 19 mit jeweils einem Bremskolben 13, 14 ermöglicht. Anstelle der hier als Druckfeder ausgebildeten Vorspanneinrichtung 22 können die Schmierstoffapplikatoren 18, 19 auch mit einer hier nicht dargestellten Zustelleinrichtung versehen sein, die eine axiale Verschiebung der Festschmierstoffkörper 21 innerhalb der Halteinrichtungen 20 ermöglicht, um abweichend von den Vorspanneinrichtungen 22, die einen permanenten vorgespannten Kontakt der Festschmierstoffkörper 21 gegen die Bremsoberflächen 16 gewährleisten, einen lediglich temporären Kontakt der Festschmierstoffkörper 21 über einen definierten Zeitinterwall zu ermöglichen.
-
Abweichend von der Darstellung in 2, in der die Schmierstoffapplikatoren 18, 19 in axial übereinstimmenden Positionen einander gegenüberliegend angeordnet sind, ist natürlich auch ein axialer Versatz in der Positionierung möglich, insbesondere dann, wenn der in 2 obere Schmierstoffapplikator 18 mit dem Bremsbelagträger 12 bzw. dem Bremskolben 13 des Bremsbelagträgers 12 verbunden ist und der untere Schmierstoffapplikator 19 benachbart der Bremsscheibe 11 an einer Komponente der Gondel der Windenergieanlage angebracht ist.
-
Wie 1 zeigt, weisen die Schmierstoffapplikatoren 18, 19 Festschmierstoffkörper 21 auf, die im Vergleich zu einer Breite B der Bremsbeläge 15 der Bremsbelagträger 12 eine geringere Breite b aufweisen. Um eine vollständige Überdeckung einer infolge der Relativdrehung der Bremsscheibe 11 gegenüber den Bremsbelagträgern 12 kreisringförmig ausgebildeten Bremskontaktfläche 24 mit den Festschmierstoffkörpern 21 zu ermöglichen, sind die in 1 dargestellten Schmierstoffapplikatoren 18, 19 in unterschiedlichen radialen Relativpositionen A, B, C gegenüber der Bremsscheibe 11 angeordnet, die einen radialen Versatz aufweisen. Abweichend von der Darstellung in 1 kann der radiale Versatz in Umfangsrichtung gesehen auch unregelmäßig erfolgen.
-
3 zeigt eine Azimutbremseinrichtung 30 mit einer, wie insbesondere auch in 4 dargestellt, von einer Bodenwand einer Gondel ausgebildeten Bremsscheibe 31, wobei unterhalb der Bremsscheibe 31 im vorliegenden Fall von drei äquidistant über den Umfang der Bremsscheibe 31 verteilten Bremskolben ausgebildete Bremsbelagträger 32 angeordnet sind. Die Bremsbelagträger 32 sind jeweils über eine Anschlusseinrichtung 33 mit dem Turm der Windenergieanlage verbunden und somit drehfest gegenüber der durch die Bodenwand der Gondel ausgebildeten Bremsscheibe 31 angeordnet. Die Bremsbelagträger 32 sind jeweils mit einem Bremsbelag 34 versehen, der zur Erzielung einer Bremswirkung gegen eine Bremsoberfläche 40 der Bremsscheibe 31 gedrückt wird.
-
Wie 4 zeigt, ist ebenfalls unterhalb der Gondel ein Schmierstoffapplikator 35 vorgesehen, der eine Halteeinrichtung 36 aufweist, welche über eine Anschlusseinrichtung 37 drehfest gegenüber der Bremsscheibe 31 angeordnet ist, wobei in der Halteeinrichtung 36 vorgespannt durch eine als Rollbandfeder ausgebildete Vorspanneinrichtung 38 ein Festschmierstoffkörper 39 axial geführt ist und gegen die Bremsoberfläche 40 gedrückt wird.
-
5 zeigt eine Azimutbremseinrichtung 50, die im vorliegenden Fall hinsichtlich der Anordnung und Ausgestaltung mit Bremsbelagträgern 12 mit der in 1 dargestellten Azimutbremseinrichtung 10 übereinstimmt, wobei im Unterschied zu der Azimutbremseinrichtung 10 bei der Azimutbremseinrichtung 50 Schmierstoffapplikatoranordnungen 51 vorgesehen sind, die als Schmiersättel ausgebildet sind, derart, dass, wie 6 zeigt, zwei Schmierstoffapplikatoren 52, 53 die jeweils einer Bremsoberfläche 16 der Bremsscheibe 11 zugeordnet sind, über eine Traverse 54 miteinander verbunden sind, die gleichzeitig als Anschlusseinrichtung zur drehbaren Anordnung der Schmierstoffapplikatoranordnung 51 gegenüber der Bremsscheibe 11 dienen kann.
-
Im Unterschied zu den in 1 dargestellte Schmierstoffapplikatoren 18, 19, die mit Festschmierstoffkörpern versehen sind, die im Vergleich zur Breite B der Bremsbeläge 15 eine geringere Breite b aufweisen, weisen die in 6 dargestellten Schmierstoffapplikatoren 52, 53 Festschmierstoffkörper mit einer mit der Breite der Bremsbeläge übereinstimmenden Breite auf.
-
Ähnlich wie die Bremsbelagträger 12 können auch die Schmierstoffapplikatoranordnungen 51 hydraulisch betätigt werden.
