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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Rotorlager für eine Windenergieanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Windenergieanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
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Rotorlager von Windenergieanlagen dienen dazu, die Kräfte und Momente der drehenden Rotornabe in den Turm und in das Fundament der Windenergieanlage abzuleiten und gleichzeitig eine Drehmomentübertragung in den Antriebsstrang zum Generator hin zu ermöglichen. Das Rotorlager kann dabei als ein Momentenlager oder als mehrere verteilte Lager - beispielsweise als angestellte Kegelrollenlager oder Fest-Los-Lager - ausgebildet sein.
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Derartige Lagerungen werden in der Regel als fettgeschmierte Wälzlager ausgeführt, die mittels Wellendichtringen abgedichtet sind, die das Schmierfett in der Laufbahn halten, aber konzeptionell bedingt immer mit einer gewissen Leckage behaftet sind. Ein begrenztes Maß an Leckage ist auch erwünscht, da die Dichtlippen der Wellendichtringe stets geschmiert werden müssen, um Reibung und Verschleiß gering zu halten. Die Leckagerate wird dabei über die Dichtlippengeometrie und die Dichtlippenvorspannung auf ein möglichst geringes Maß eingestellt. Schwankende Betriebsbedingungen, wie Temperatur, Anfahrzustand oder Füllstand, können jedoch dazu führen, dass die Leckage unerwünschte Ausmaße annimmt.
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Aufgrund der begrenzten Lebensdauer der Schmierfette und auch aufgrund der auftretenden Leckage müssen fettgeschmierte Rotorlager regelmäßig nachgeschmiert werden. Dabei wird neues Schmierfett in das Lager eingepresst und altes bzw. verbrauchtes Schmierfett, dessen tribologische Eigenschaften beispielsweise durch die Aufnahme von Abriebpartikeln des Lagers beeinträchtigt sind, über Fettauslässe aus dem Lagerinnenraum verdrängt. Die Nachschmierungen können beispielsweise nach einem Wartungsplan in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen.
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Um sicherzustellen, dass eine Versorgung des Lagers mit Schmiermittel in Abhängigkeit eines tatsächlichen Schmiermittelbedarfs erfolgt, ist aus
DE 10 2015 215 302 A1 ist ein automatisches Schmiersystem bekannt, das eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Betriebsparametern, wie beispielsweise Beschleunigungen und/oder Geschwindigkeiten aufweist, um anhand von detektierten Betriebsschwingungen zu ermitteln, ob das Lager ausreichend Schmiermittel aufweist und dieses gegebenenfalls automatisch nachzuschmieren. Nachteilig ist, dass das automatische Schmiersystem erst auf detektierte Änderungen in Betriebsparametern reagieren kann und somit erst dann eingreift, wenn der optimale Schmierzustand bereits verlassen wurde.
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Aus
DE 10 2017 107 553 A1 ist ein Kegelrollenlager zur Lagerung des Rotors einer Windenergieanlage bekannt, das eine Dichtungsanordnung aufweist, die sowohl für eine Fett- als auch für eine Ölschmierung geeignet ist. Die Dichtungsanordnung umfasst eine drehfest an einen Innenring angeschlossene Hauptdichtung sowie einen an einen Außenring drehfest angeschlossenen Dichtungslaufring, wobei der Dichtungslaufring eine Dichtungslauffläche für die Hauptdichtung bildet. Der Dichtungslaufring kann an einer tiefliegenden Stelle mit einer Drainagerinne sowie mit einer Abflussbohrung für Schmiermittel versehen sein. Eine solche Abflussbohrung ist ausgehend von den Kegelrollen hinter der Hauptdichtung vorgesehen, um einen Austritt des Schmiermittels im Bereich der Stirnfläche zu vermeiden und das Schmiermittel kontrolliert ableiten zu können. Durch eine geeignete Zuführung kann Schmiermittel in Form von Fett oder Öl in den Lagerspalt nachgefördert werden. Nachteilig ist, dass das Lager zwar eine kontrollierte Ableitung von Leckage-Schmiermittel ermöglicht, und so ein unkontrollierter Austritt von Schmiermittel vermieden wird, es aber keine Möglichkeit gibt, den aktuellen Schmierzustand des Lagers zu überwachen und darauf zu reagieren.
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Bei beiden vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Rotorlagern ist ferner nachteilig, dass die durch die Dichtungsanordnung austretende Gesamtmenge an Schmiermittel auf ein geringfügiges Maß begrenzt werden muss, um ausreichende große Wartungsintervalle zur Bereitstellung neuen Schmiermittels zu erreichen. Bei der dafür erforderlichen Steuerung der Dichtigkeit über die Dichtungsgeometrie und Vorspannung der Dichtungslippen, muss stets ein Kompromiss zwischen Dichtigkeit der Dichtungsanordnung und zu erwartendem Verschleiß eingegangen werden. Der Einstellprozess zwischen Dichtungsverschleiß und akzeptabler Leckage-Rate ist unter Berücksichtigung aller einflussnehmenden Parameter - wie beispielsweise sich verändernde Betriebsbedingungen - schwierig definierbar. Ein Dichtungsversagen führt zu einem erhöhten Schmiermittelaustritt und -verbrauch und letztlich zu einer Mangelschmierung des Lagers mit Folgeschäden für die Anlage. Auch bei einer automatischen Nachschmierung lässt sich eine regelmäßige Kontrolle der Dichtigkeit der Dichtungsanordnungen durch einen regelmäßigen Vorort-Service daher nicht vermeiden.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rotorlager für eine Windenergieanlage und eine Windenergieanlage mit einem Rotorlager anzugeben, bei denen die Schmierung der Wälzkörper und zugleich die Dichtigkeit und Lebensdauer der den Lagerinnenraum abdichtenden Dichtungsanordnungen unter wechselnden Betriebsbedingungen verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rotorlager für eine Windenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Windenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
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Hierdurch wird ein Rotorlager für eine Windenergieanlage mit einem Innenring und einem Außenring geschaffen, wobei Innen- und Außenring einen Lagerinnenraum begrenzen, in dem mindestens eine Reihe von zwischen den Lagerringen abrollbaren Wälzkörpern angeordnet ist. Das Rotorlager weist ferner Dichtungsanordnungen zur jeweils einseitigen Abdichtung des Lagerinnenraums auf. Die Dichtungsanordnungen umfassen jeweils mindestens eine erste und eine zweite Dichtung, zwischen denen eine Ölauffangkammer mit einem Abfluss angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zur Ausbildung eines Ölkreislaufs vorgesehen, dass das Rotorlager einen Öltank, eine Steuereinrichtung und eine von einer Steuereinrichtung ansteuerbare Ölpumpe zur Förderung von Schmieröl aus dem Öltank in den Lagerinnenraum umfasst. Ferner ist vorgesehen, dass der Abfluss über einen Rücklauf mit dem Öltank verbunden ist. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Förderrate der Ölpumpe in Abhängigkeit von Messsignalen eines den Durchfluss in dem Rücklauf messenden Volumenstromsensors und/oder eines in dem Lagerinnenraum angeordneten Füllstandsensors vorzugeben.
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Durch die Ausbildung eines die erste Dichtung der Dichtungsanordnungen einschließenden Ölkreislaufs wird die Notwendigkeit eines Kompromisses zwischen Dichtigkeit und Verschleiß für die Dichtungsanordnung aufgehoben. Der durch die erste Dichtung austretende Leckage-Ölstrom kann vielmehr für die Schmierung der Dichtung optimiert werden, um so die Lebensdauer der Dichtung zu erhöhen. Die erste Dichtung bildet somit eine Drossel im Ölkreislauf, über die der Leckage-Ölstrom kontrollierbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Rotorlager wird das bisher übliche Dichtungsdesign mit undefinierbarerer Leckage somit durch eine kontrollierte Leckage ersetzt. Der Zweck der Drosselung ohne hohe Dichtungsanforderungen kann überdies kostensparend beispielsweise mit einer Filzdichtung anstelle eines Wellendichtrings als erste Dichtung erreicht werden. Durch die Rückführung des Leckage-Ölstroms in den Öltank ist das zulässige Gesamtleckagevolumen zwischen Wartungseinsätzen nicht länger begrenzt ist auf einen vorhaltbaren Vorrat an frischem Schmiermittel. Weiterhin wird durch die Rückführung des durch die erste Dichtung ausgetretenen Öls zum einen die zweite Dichtung von anstehendem Öl entlastet, so dass diese als eine einfache nur gegen Spritzöl abdichtende Staubschutzdichtung ausgebildet werden kann. Zum anderen ist das Risiko von sekundären Schäden durch eine unkontrollierte Leckage reduziert.
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Das erfindungsgemäße Rotorlager ist ferner mit einer automatischen Nachschmierung ausgestattet, die durch die von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Ölpumpe versorgt wird. Durch die Messung eines Füllstandes im Lagerinnenraum und/oder die Messung des Ölvolumenstroms im Rücklauf zum Öltank kann ein aktueller Nachschmierbedarf des Rotorlagers zur Aufrechterhaltung des Soll-Schmierzustandes bestimmt werden. Durch die Messung des Ölbedarfs kann ein Soll-Schmierzustand über einen erweiterten Bereich von Betriebsbedingungen zuverlässig eingestellt werden. Dabei ist auch denkbar, dass in der Steuerung unterschiedliche Soll-Schmierzustände hinterlegt sind, die abhängig von den jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen einstellbar sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Lagerinnenraum zusätzlich über eine Leitung mit dem Rücklauf verbunden sein. Durch eine direkte Verbindung des Lagerinnenraums mit dem Öltank über die Leitung und den Rücklauf ist der durch das Rotorlager fließende Ölstrom unabhängig von dem über die erste Dichtung austretenden Leckageölstrom einstellbar. Die Einstellung des Ölstroms kann beispielsweise über die Wahl des Querschnittes der Leitung erfolgen. Zusätzlich kann aber auch eine Drossel in der Leitung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Drossel einstellbar und besonders bevorzugt über die Steuereinrichtung ansteuerbar. Dadurch kann der Ölstrom durch das Lager situationsabhängig von der Steuereinrichtung vorgegeben werden.
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Der Ölkreislauf kann ferner eine mit der Steuereinrichtung verbundene Diagnoseeinrichtung zur Überwachung des Zustands des umgewälzten Schmieröls aufweisen. Über die Diagnoseeinrichtung ist es vorteilhaft möglich den Zustand des umgewälzten Schmieröls zu ermitteln und an die Steuereinrichtung zu melden. Die Steuereinrichtung kann basierend auf dem Zustand des Schmieröls beispielsweise Service-Intervalle festlegen oder Warnmeldungen ausgeben.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Diagnoseeinrichtung einen Partikelsensor enthält. Mit Hilfe des Partikelsensors kann die Anzahl und/oder die Größe der im Schmieröl aufgenommenen Abriebpartikel bestimmt werden. Die Steuereinrichtung kann dann beispielsweise bei Überschreiten eines Schwellenwertes der Partikelanzahl eine Benachrichtigung über eine erforderliche Ölreinigung oder einen Ölwechsel ausgeben.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die die Diagnoseeinrichtung einen Temperatursensor enthält. Abhängig von der Öltemperatur kann die Steuereinrichtung beispielsweise den Ölstrom durch das Lager erhöhen, um zu heißes Schmieröl im Lager schneller durch kühleres Schmieröl aus dem Öltank zu ersetzen und so eine verbesserte Betriebstemperatur einzustellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Ölkreislauf eine Ölaufbereitungseinrichtung. Mittels der Ölaufbereitungseinrichtung kann der Zustand des umgewälzten Schmieröls ohne Ölwechsel verbessert werden. Beispielsweise kann die Ölaufbereitungseinrichtung eine Filtereinheit zur Reinigung des umgewälzten Schmieröls und/oder eine Einheit zur Temperaturregulierung des umgewälzten Schmieröls umfassen. Die Einheit zur Temperaturregulierung kann eine Heiz- und/oder eine Kühleinheit umfassen.
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Besonders bevorzugt ist die Ölaufbereitungseinrichtung von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Diagnosedaten der Diagnoseeinrichtung ansteuerbar. Dadurch kann die Steuereinheit ein für die jeweilige Betriebssituation vorgesehenes Soll-Betriebsklima im Lager einstellen. Beispielsweise kann durch Erwärmen des Schmieröls das Rotorlager in Anlaufphasen oder bei tiefen Umgebungstemperaturen schneller auf eine Soll-Betriebstemperatur gebracht werden und so der Lagerwiderstand und damit die Effizienz der Windenergieanlage gesteigert werden. In bestimmten Betriebszuständen, wie beispielsweise Volllast bei hohen Umgebungstemperaturen, kann es auch zu einer Überhitzung des Schmieröls kommen, was eine geringere Viskosität mit höheren Leckageraten und schlechteren Schmiereigenschaften zur Folge hat. Es kann bei Überschreiten eines Temperaturschwellenwertes somit vorteilhaft sein, durch die Steuerung eine Kühleinheit zuzuschalten, um das Schmieröl in einem zulässigen Temperaturbereich zu halten.
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Weiterhin bevorzugt kann die Steuereinrichtung mit mindestens einem Sensor zur Überwachung des Betriebszustands des Rotorlagers verbunden und dazu ausgebildet sein, die Ölaufbereitungseinrichtung und/oder die Ölpumpe in Abhängigkeit von Sensordaten des Sensors anzusteuern. Der mindestens eine Sensor kann beispielsweise zur Bestimmung der Drehzahl und/oder des Belastungszustands des Rotorlagers ausgebildet sein. Denkbar ist auch ein Schwingungssensor zur Aufnahme von Betriebsschwingungen des Rotorlagers, oder ein Wegsensor, mit dessen Daten Lagerstillstände dokumentierbar sind.
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Die Diagnoseeinrichtung und auch die Ölaufbereitungseinrichtung können aus mehreren einzelnen Komponenten bestehen, die an unterschiedlichen Stellen im Ölkreislauf vorgesehen sein können. So kann beispielsweise die Filtereinheit der Ölaufbereitungseinrichtung im Rücklauf des Ölkreislaufs vorgesehen sein, während die Einheit zur Temperaturregulierung im Bereich der Ölpumpe vorgesehen sein kann. Es können auch Komponenten der Diagnoseeinrichtung mit Komponenten der Ölaufbereitungseinrichtung eine Baueinheit bilden. So kann beispielsweise der Partikelsensor in der Filtereinheit angeordnet sein, um den Filterzustand zu überwachen.
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Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung eine Kommunikationsschnittstelle zur Ausgabe von Mess- und/oder Steuerungsdaten auf. Die von der Steuereinrichtung gesammelten Daten werden vorzugsweise in einer Speichereinheit der Steuereinrichtung abgelegt und können über die Kommunikationsschnittstelle abrufbar sein. Ferner kann die Steuereinrichtung über die Kommunikationsschnittstelle Status- und/oder Warnmeldungen ausgeben, beispielsweise an eine übergeordnete Anlagensteuerung der Windenergieanlage. Die Kommunikationsschnittstelle kann als eine verdrahtete oder drahtlose Schnittstelle ausgebildet sein. Über die Kommunikationsschnittstelle kann auch ein Remote-Service ermöglicht werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Ölkreislauf einen im Einbauzustand oberhalb des Rotorlagers anordenbaren Schwerlasttank umfasst, für eine Versorgung des Lagerinnenraums mit Schmieröl bei einem Ausfall der Ölpumpe.
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Vorzugsweise ist das Rotorlager mit dem Ölkreislauf als eine Baueinheit ausgebildet. Das Rotorlager mit integriertem Ölkreislauf kann dann als einbaufertige Baueinheit montiert und in Betrieb genommen werden. Bauseits werden für den Einbau lediglich ein Stromanschluss und gegebenenfalls eine Schnittstelle zur übergeordneten Anlagensteuerung benötigt.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Windenergieanlage mit einem Turm, einer an dem Turm befestigten Gondel und einem an der Gondel drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor über ein vorstehend beschriebenes, erfindungsgemäßes Rotorlager an der Gondel gelagert ist.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Windenergieanlage mit einem über ein erfindungsgemäßes Rotorlager gelagerten Rotor,
- 2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorlagers in einer Ausführungsform mit feststehendem Innenring in einer geschnittenen Darstellung und
- 3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorlagers in einer Ausführungsform mit feststehendem Außenring.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist eine Windenergieanlage 100 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Windenergieanlage 100 umfasst einen Turm 110, eine an dem Turm 110 befestigte Gondel 120 als Maschinenhaus und einen an der Gondel 120 drehbar gelagerten Rotor 130. Der Rotor 130 ist über ein erfindungsgemäßes Rotorlager 1 (vgl. 2 und 3) an der Gondel 120 gelagert. Dabei kann der Rotor 130 mit dem Außenring 3 und die Gondel 120 mit dem Innenring 2 drehfest verbunden sein, oder umgekehrt. Der Rotor 130 umfasst eine Rotornabe 150 und mehrere an der Rotornabe 120 befestigte Rotorblätter 140.
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In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorlagers 1 dargestellt. Das Rotorlager 1 umfasst einen Innenring 2 und einen Außenring 3, die einen Lagerinnenraum 4 begrenzen, in dem mindestens eine Reihe von zwischen den Lagerringen 2, 3 abrollbaren Wälzkörpern 5 angeordnet ist. Das dargestellte Rotorlager 1 ist ein Doppelkegelrollenlager, das sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufnehmen kann. Die Erfindung ist aber ebenso auf andere Rotorlager-Arten, wie dreireihige Rollendrehverbindungen oder Fest-Los-Lager anwendbar.
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Zur jeweils einseitigen Abdichtung des Lagerinnenraums 4 weist das Rotorlager 1 Dichtungsanordnungen 6 auf, die jeweils mindestens eine erste Dichtung 7 und eine zweite Dichtung 8 umfassen, zwischen denen eine Ölauffangkammer 9 mit einem Abfluss 10 angeordnet ist. Die Ölauffangkammer 9 kann dabei umlaufend oder nur in einem in Einbaulage unteren Umfangsabschnitt des Rotorlagers 1 angeordnet sein. Der Abfluss ist bevorzugt in einem in Einbaulage unteren Umfangsabschnitt des Rotorlagers 1 angeordnet.
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Die erste Dichtung 7 bildet vorzugsweise eine Hauptdichtung aus, die vorzugsweise als ein Wellendichtring oder eine Labyrinthdichtung ausgebildet sein kann. Die erste Dichtung 7 kann aber auch beispielsweise als Filzdichtung ausgebildet sein. Die zweite Dichtung 8 ist bevorzugt eine Staubschutzdichtung, die gegen Spritzöl abdichtend wirkt.
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Zur Ausbildung eines Ölkreislaufs 11 umfasst das Rotorlager 1 ferner einen Öltank 12, eine Steuereinrichtung 13 und eine von einer Steuereinrichtung 13 ansteuerbare Ölpumpe 14 zur Förderung von Schmieröl aus dem Öltank 12 in den Lagerinnenraum 4. Der Einlass für das geförderte Schmieröl in den Lagerinnenraum 4 befindet sich vorzugsweise in einem in Einbaulage oberen Umfangsabschnitt des Rotorlagers 1. Der Abfluss 10 ist über einen Rücklauf 15 mit dem Öltank 12 verbunden. Die Steuereinrichtung 13 ist dazu ausgebildet, eine Förderrate der Ölpumpe 14 in Abhängigkeit von Messsignalen eines den Durchfluss in dem Rücklauf 15 messenden Volumenstromsensors 16 und/oder eines in dem Lagerinnenraum 4 angeordneten Füllstandsensors 17 vorzugeben.
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Das Rotorlager 1 gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist für eine Montage mit feststehendem Innenring 2 vorgesehen, wobei der Rotor 130 an den Außenring 3 anzuschließen ist. Für eine feststehende Anordnung des Abflusses 10 ist an dem Innenring 2 ein Ringaufsatz 28 vorgesehen, der einen an den Außenring 3 angeschlossenen Dichtungslaufring 29 in radialer Richtung (zur Lagerachse A) umgreift. Der Abfluss 10 ist in dem Ringaufsatz 28 des Innenrings 3 vorgesehen.
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Der Lagerinnenraum 4 ist ferner über eine Leitung 18 direkt mit dem Rücklauf 15 verbunden. Wie in 2 gezeigt, ist bevorzugt auf beiden Seiten des Rotorlagers 1 jeweils eine Leitung 18 vorgesehen. Die Leitungen 18 können bevorzugt eine von der Steuereinrichtung 13 ansteuerbare, einstellbare Drossel (nicht gezeigt) enthalten.
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Das im Betrieb befindliche Lager wird durch die Öl-Umlaufpumpe 14 mit Schmieröl versorgt. Die Rückführung des über die erste Dichtung 7 austretenden Leckage-Öls ist vorgesehen, um dieses wieder in den Kreislauf 11 aufzunehmen und weiter nutzbar zu machen. Die Förderrate der Ölpumpe 14 wird in Abhängigkeit der im Betrieb gemessenen Gesamtleckage im Rücklauf 15 (Volumenstrom aus Leitungen 18 und Abflüssen 10) über die Steuereinrichtung 13 reguliert.
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Der Ölkreislauf 11 weist eine mit der Steuereinrichtung 13 verbundene Diagnoseeinrichtung 19 zur Überwachung des Zustands des umgewälzten Schmieröls auf. Die Diagnoseeinrichtung 19 enthält einen Partikelsensor 20 und einen Temperatursensor 21. Der Partikelsensor 20 kann beispielsweise eine Aussage zum Lagerzustand an die Steuereinrichtung 13 senden. Die Diagnoseeinrichtung kann wie in 2 dargestellt im Rücklauf 15 oder aber auch im Vorlauf des Ölkreislaufes 11 angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass einzelne Komponenten der Diagnoseeinrichtung verteilt über den Ölkreislauf 11 angeordnet sind. Hierdurch können die einzelnen Messdaten an prozessoptimierten Stellen im Ölkreislauf 11 erhoben werden.
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Der Ölkreislauf 11 umfasst ferner eine Ölaufbereitungseinrichtung 22. Die Ölaufbereitungseinrichtung 22 kann von der Steuereinrichtung 13 in Abhängigkeit von Diagnosedaten der Diagnoseeinrichtung 19 ansteuerbar sein. Die Ölaufbereitungseinrichtung 22 kann wie in 2 dargestellt im Vorlauf oder aber auch im Rücklauf 15 des Ölkreislaufes 11 angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass einzelne Komponenten der Ölaufbereitungseinrichtung 22 verteilt über den Ölkreislauf 11 angeordnet sind.
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Wie in 2 dargestellt, kann die Ölaufbereitungseinrichtung 22 eine Einheit zur Temperaturregulierung 23 des umgewälzten Schmieröls und/oder eine Filtereinheit 24 zur Reinigung des umgewälzten Schmieröls umfassen. Die Filtereinheit 24 dient der Gewährleistung eines konstanten Reinheitsgrads des Schmieröls innerhalb des Rotorlagers 1.
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Die Einheit 23 zur Temperaturregulierung kann als Heiz-/Kühleinheit die Betriebstemperatur des Rotorlagers 1 regulieren und bedarfsgerecht und lebensdaueroptimiert anpassen. So können Kaltlaufphasen durch ein Vorwärmen reduziert und durch Kühlung eine adäquate Wärmeabfuhr am Rotorlager 1 gewährleistet werden. Ziel kann dabei sein, ein immer gleichmäßiges Betriebsklima in einem vorgebbaren Temperaturbereich aufrecht zu erhalten.
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Die Steuereinrichtung 13 ist mit mindestens einem Sensor 25 zur Überwachung des Betriebszustands des Rotorlagers 1 verbunden und dazu ausgebildet, die Ölaufbereitungseinrichtung 22 in Abhängigkeit von Sensordaten des Sensors 25 anzusteuern. Der Sensor 25 kann zur Bestimmung der Drehzahl und/oder des Belastungszustands des Rotorlagers 1 ausgebildet sein. Die Sensoren 25 und die Diagnoseeinrichtung 19 melden vorzugsweise permanent den Zustand an die Steuereinrichtung 13, welche zum einen regulierend in das Betriebsklima des Rotorlagers 13 eingreift und zum anderen Warn-/Alarmsignale ausgibt, beispielsweise an eine übergeordnete Anlagensteuerung. Hierfür weist die Steuereinrichtung 13 eine Kommunikationsschnittstelle 26 auf zur Ausgabe von Mess- und/oder Steuerungsdaten auf. Die Messdaten können auch in einem Verlaufsprotokoll in der Steuereinrichtung 13 gespeichert werden. Im Zuge von Wartungsarbeiten können die gesammelten Daten ausgelesen und ausgewertet werden.
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Der Ölkreislauf 11 umfasst ferner einen im Einbauzustand mit im Wesentlichen horizontal angeordneter Lagerachse A oberhalb des Rotorlagers 1 angeordneten Schwerlasttank 27 für eine Versorgung des Lagerinnenraums 4 mit Schmieröl bei einem Ausfall der Ölpumpe 14.
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Die Erfindung stellt damit ein als vollständige Baugruppe einbaufertiges Rotorlager bereit, das über eine große Parameterbereiche von Umgebungsbedingungen einsetzbar ist. Das Rotorlager umfasst eine Öl-Umlaufschmierung mit integrierter Pflegeanlage, Sensor- und Steuerungstechnik, sowie eine Rückführung von Leckageöl. Das Rotorlager erlaubt eine Regelung auf einen Soll-Schmierzustand anhand von Sensordaten unter Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen.
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Die Übertragung von Betriebsparametern an die Anlagensteuerung ermöglicht einen Remote-Service und mindert somit Anlagenproduktionsausfälle durch einen regelmäßigen Vor-Ort-Service. Dabei stehen dem Service-Personal anhand von Verlaufsprotokollen wesentliche Betriebsparameter beispielsweise zur Lagerbeanspruchung, Temperaturen und Stillstandszeiten zur Verfügung.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorlagers 1 in einer auf die Dichtungsanordnung 6 gerichteten Detaildarstellung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist das Rotorlager 1 gemäß 3 für eine Montage mit feststehenden Au-ßenring 3 vorgesehen. Das in 3 dargestellte Rotorlager 1 ist eine dreireihige Rollendrehverbindung, wobei eine Reihe von (axialen) Wälzkörpern 5 in der Detaildarstellung gezeigt ist.
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Die den Lagerinnenraum 4 abdichtende erste Dichtung 7 ist als ein am Außenring 3 befestigter Wellendichtring mit einer federvorgespannten Dichtlippe ausgebildet, die an einem Außenumfang des Innenrings 2 anliegt. Für das Sammeln und Rückführen des durch die erste Dichtung 7 tretenden Leckage-Öls ist ein Sammelring 30 vorgesehen. In dem Sammelring 30 ist eine radiale Nut als Ölauffangkammer 9 eingebracht. Ein Abfluss 10 des Sammelrings 30 ist mit dem Rücklauf 15 des Ölkreislaufs verbunden. Der Sammelring weist ferner Revisionsöffnungen auf, die durch Verschlussstopfen 31 verschlossen sind. Zur Abdichtung der Ölauffangkammer 9 gegenüber der Umgebung ist neben der zweiten Dichtung 8 eine dritte Dichtung 32 vorgesehen. Die zweite 8 und dritte Dichtung 32 sind am Innenring 2 befestigt und laufen auf an dem Sammelring 30 vorgesehenen Dichtungslaufflächen ab.
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Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel für das zweite Ausführungsbeispiel entsprechend.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotorlager
- 2
- Innenring
- 3
- Außenring
- 4
- Lagerinnenraum
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Dichtungsanordnung
- 7
- erste Dichtung
- 8
- zweite Dichtung
- 9
- Ölauffangkammer
- 10
- Abfluss
- 11
- Ölkreislauf
- 12
- Öltank
- 13
- Steuereinrichtung
- 14
- Ölpumpe
- 15
- Rücklauf
- 16
- Volumenstromsensor
- 17
- Füllstandsensor
- 18
- Leitung
- 19
- Diagnoseeinrichtung
- 20
- Partikelsensor
- 21
- Temperatursensor
- 22
- Ölaufbereitungseinrichtung
- 23
- Einheit zur Temperaturregulierung
- 24
- Filtereinheit
- 25
- Sensor
- 26
- Kommunikationsschnittstelle
- 27
- Schwerlasttank
- 28
- Ringaufsatz
- 29
- Dichtungslaufring
- 30
- Sammelring
- 31
- Verschlussstopfen
- 32
- dritte Dichtung
- A
- Lagerachse
- 100
- Windenergieanlage
- 110
- Turm
- 120
- Gondel
- 130
- Rotor
- 140
- Rotorblatt
- 150
- Rotornabe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015215302 A1 [0005]
- DE 102017107553 A1 [0006]
