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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lageranordnung und/oder eine Windturbinenanordnung.
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Stand der Technik
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Einige mechanische Anwendungen verwenden vertikal montierte rotierbare Wellen. Ein Beispiel einer Anwendung, die eine vertikal montierte rotierbare Welle verwendet, ist eine Windturbinenanordnung mit einer vertikal montierten Welle, an der eine oder mehrere windfangende Elemente vorgesehen sind. Wenn Windkraft auf die windfangenden Elemente einwirkt, beginnt die vertikal montierte Welle zu rotieren, und diese Rotation kann zum Erzeugen von Elektrizität mittels eines Generators verwendet werden.
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Solche Windturbinen können zum Beispiel offshore vorgesehen sein und können zum Beispiel Teil von einem schwimmenden Typ sein, bei der die Windturbine durch Kabel oder Ähnlichem mit dem Meeresboden verbunden ist.
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Eine vertikal montierte rotierbare Welle kann mittels eines oder mehrerer Lager, wie zum Beispiel einem Schwenklager, getragen werden, das gemeinhin zum Tragen von Wellen verwendet wird, die mit einer relativ geringen Rotationsgeschwindigkeit rotieren. Ein Schwenklager kann zumindest zwei Lagerringe und eine Anzahl von Wälzkörpern (Kugeln und/oder Rollen) aufweisen, die zwischen den Ringen vorgesehen sind.
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Auch wenn das voranstehend genannte Schwenklager eine zuverlässige und robuste Lageranordnung zum Tragen einer vertikal montierten rotierbaren Welle bereitstellen kann, gibt es dennoch einen Antrieb in Richtung der Entwicklung von verbesserten Lageranordnungen, die für vertikal montierte rotierbare Wellen geeignet sind. Genauer gesagt scheint es einen Bedarf für eine Entwicklung an verbesserten und kosteneffizienten Lageranordnungen zu geben, die eine zuverlässige Rotation bereitstellen und die ebenfalls einfach während ihrer Lebensdauer zu warten sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In Anbetracht Voranstehenden ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lageranordnung bereitzustellen, die zumindest einen der Nachteile des Stands der Technik überwindet oder verbessert oder zumindest eine nützliche Alternative bereitstellt.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Lageranordnung gemäß Anspruch 1 erreicht. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Windturbinenanordnung gemäß Anspruch 10 erreicht.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Lageranordnung zum Lagern einer vertikal montierten rotierbaren Welle erreicht, die aufweist:
- eine festgelegte Struktur;
- ein ringförmiges Schienenelement, das mit der Welle verbindbar ist, wobei das ringförmige Schienenelement dazu angeordnet ist, mit Bezug auf eine Rotationsachse zu rotieren, die sich in einer axialen Richtung der Lageranordnung erstreckt,
- wobei die Rotationsachse einen radialen Mittelpunkt des ringförmigen Schienenelements schneidet und senkrecht zu einer radialen Ausdehnung des ringförmigen Schienenelements ist,
- wobei das ringförmige Schienenelement eine erste und eine zweite ringförmige Schienenfläche aufweist, die auf gegenüberliegenden axialen Seiten davon vorgesehen sind; mehrere Räder, die auf jeder axialen Seite des ringförmigen Schienenelements vorgesehen sind, wobei jedes Rad mit der festgelegten Struktur verbunden ist und dazu eingerichtet ist, während der Rotation des ringförmigen Schienenelements auf einer der entsprechenden ersten und zweiten ringförmigen Schienenflächen zu rollen, und Lasten davon in zumindest der axialen Richtung aufzunehmen.
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Durch das Vorsehen der hierin offenbarten Erfindung wird eine verbesserte Lageranordnung für vertikal montierte rotierbare Wellen bereitgestellt. Genauer gesagt basiert die Erfindung auf der Realisierung, dass ein traditionelleres Lager, wie zum Beispiel das voranstehend erwähnte Schwenklager nicht immer eine bevorzugte Lösung für vertikal montierte rotierbare Wellen ist. Durch die Verwendung der Lageranordnung, wie sie hierin offenbart ist, kann die Funktionstüchtigkeit verbessert werden. Z. B. können die mehreren Räder, wenn notwendig, während der Lebensdauer der Lageranordnung getrennt ausgetauscht werden, wodurch die Gesamtlebensdauer erhöht wird. Ferner können durch die Verwendung von Rädern, anstelle von z. B. Rollen, genauere Toleranzen zwischen unterschiedlichen wechselwirkenden Elementen weniger strikt ausgelegt werden, wodurch reduzierte Herstellungskosten impliziert werden. Weiterhin hat die Lageranordnung, wie sie hierin beschrieben ist, gezeigt, besonders vorteilhaft für Windturbinenanwendungen mit vertikal montierten rotierbaren Wellen, wie bspw. Offshore-Windturbinen, zu sein. Die Lageranordnung, wie sie hierin offenbart ist, kann auch zu einer Konfiguration führen, die einfach, abhängig von der Größe der Lasten, von denen angenommen wird, dass sie im Gebrauch aufgenommen werden, vergrößert und verkleinert werden kann. Z.B. kann die Anzahl der Räder und/oder die Größe der Räder und/oder die Größe des ringförmigen Schienenelements abhängig von der Größe der Lasten variiert werden.
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Optional kann zumindest eines der mehreren Räder dazu ausgelegt sein, ebenfalls Lasten in einer radialen Richtung der Lageranordnung aufzunehmen.
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Optional kann zumindest eine der ersten und zweiten ringförmigen Schienenflächen mit Bezug auf die Rotationsachse geneigt sein, wenn sie in einer Schnittebene betrachtet wird, die durch die Rotationsachse definiert ist. Dadurch kann die erste und/oder zweite ringförmige Schienenfläche derart angeordnet sein, dass zumindest eines der mehreren Räder axiale und radiale Lasten mit Bezug auf die Rotationsachse aufnehmen kann. Der Neigungswinkel kann für spezifische Anwendungen, abhängig von der Größe der Lasten in der axialen und radialen Richtung, ausgelegt sein. Ferner kann zumindest eine der ersten und zweiten ringförmigen Schienenflächen so geneigt sein, dass die Schienenfläche zu und/oder weg von der Rotationsachse zeigt.
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Optional kann das ringförmige Schienenelement ferner eine dritte ringförmige Schienenfläche aufweisen, die an einer radial äußeren Seite davon vorgesehen ist; und wobei die Lageranordnung ferner zumindest ein Hilfsrad aufweist, das radial außerhalb des ringförmigen Schienenelements vorgesehen ist, wobei das zumindest eine Hilfsrad mit der festgelegten Struktur verbunden ist und eingerichtet ist, während der Rotation des ringförmigen Schienenelements auf der dritten ringförmigen Schienenfläche zu rollen, und zumindest Lasten in zumindest der radialen Richtung der Lageranordnung aufzunehmen.
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Optional kann zumindest eines der mehreren Räder und/oder das zumindest eine Hilfsrad lösbar an der festgelegten Struktur befestigt sein. Dadurch kann das zumindest eine Rad leichter durch Entfernen des zumindest einen Rads und/oder durch Ersetzen des zumindest einen Rads mit einem anderen Rad, wie bspw. einem neuen unbenutzten Rad, gewartet werden.
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Optional kann zumindest eines der mehreren Räder und/oder das zumindest eine Hilfsrad mit der festgelegten Struktur durch ein Vorspannelement verbunden sein, das eine Vorspannkraft in Richtung des ringförmigen Schienenelements bereitstellt. Das Vorspannelement kann z. B. in der Form einer Feder und/oder eines Dämpfungselements oder Ähnlichem sein. Das Vorspannelement kann ebenfalls Teil einer Aufhängungsanordnung für das zumindest eine Rad sein. Durch Verwenden eines Vorspannelements kann eine gleichmä-ßigere Lastverteilung erreicht werden, die wiederum die Laufleistung der Lageranordnung verbessert.
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Optional können zumindest zwei Räder, bevorzugt drei Räder, der mehreren Räder mit der festgelegten Struktur derart verbunden sein, dass eine Bewegung in einer radialen Richtung jedes Rads der zumindest zwei Räder verhindert wird. Dadurch kann eine robustere Lageranordnung bereitgestellt werden, bei der die zumindest zwei, bevorzugt drei, Räder eine Bewegung des ringförmigen Schienenelements in zumindest der axialen Richtung verhindert. Durch die Verwendung drei solcher Räder kann das ringförmige Schienenelement im Wesentlichen in einer Position in der Schnittebene, die senkrecht zu der Rotationsachse festgelegt werden. Die zumindest zwei, bevorzugt drei, Räder können auf einer axialen Seite des ringförmigen Schienenelements, wie bspw. unterhalb des ringförmigen Schienenelements, wenn man die Lageranordnung betrachtet, wenn sie die vertikal montierte rotierbare Welle lagert, vorgesehen sein. Die zumindest zwei, bevorzugt drei, Räder können ebenfalls auf jeder axialen Seite des ringförmigen Schienenelements vorgesehen sein, wodurch sie geeignet sind, Lasten in beiden axialen Richtungen aufzunehmen. Durch die Verwendung der voranstehend genannten zumindest zwei, bevorzugt drei, Räder können zumindest zwei, bevorzugt drei, festgelegte Punkten für das ringförmige Schienenelement kann vorgesehen werden. Dadurch kann ein statisch bestimmtes System erreicht werden. Ferner können die zumindest zwei, bevorzugt drei, Räder versetzt voneinander vorgesehen sein, wenn sie in der Umfangsrichtung des ringförmigen Schienenelements betrachtet werden. Z.B. können die drei Räder äquidistant voneinander vorgesehen sein, wenn sie in der Umfangsrichtung des ringförmigen Schienenelements betrachtet werden. Anders gesagt, kann jedes Rad der drei Räder an einer entsprechenden Winkelposition von 0, 120° und 240° vorgesehen sein, wenn sie in der Umfangsrichtung des ringförmigen Schienenelements betrachtet werden.
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Optional kann die festgelegte Struktur ein Lagergehäuse sein oder mit einem Lagergehäuse verbunden sein, in dem das ringförmige Schienenelement und die mehreren Räder vorgesehen sind. Das zumindest eine Hilfsrad kann ebenfalls in dem Lagergehäuse vorgesehen sein. Das Lagergehäuse kann die mehreren Räder, das optionale zumindest eine Hilfsrad und das ringförmige Schienenelement umschließen, so dass Fremdmaterie, wie bspw. Wasser, Schlamm, Ablagerungen etc. an einem Eintreten in das Lagergehäuse gehindert wird. Dadurch kann die Lageranordnung effizient vor der umgebenden Umwelt geschützt werden.
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Optional kann das Lagergehäuse zumindest eine abschließbare Öffnung aufweisen, die derart vorgesehen ist, dass zumindest eines der mehreren Räder und/oder das zumindest eine Hilfsrad von der Außenseite des Lagergehäuses erreichbar ist. Dadurch können die mehreren Räder und/oder das zumindest eine Hilfsrad über die schließbare Öffnung gewartet und/oder ersetzt werden. Es kann ausreichend sein, nur eine solche schließbare Öffnung an einer oder an jeder der ersten und zweiten axialen Endfläche des Lagergehäuses zu haben.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Windturbinenanordnung gemäß Anspruch 10 erreicht. Die Windturbinenanordnung umfasst:
- eine vertikal montierte rotierbare Welle;
- ein oder mehrere windfangende Elemente, die an der vertikal montierten rotierbaren Welle zum Bereitstellen deren Rotation durch die Verwendung von Windkraft bereitgestellt sind; und
- die Lageranordnung gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung.
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Vorteile, die durch den zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt werden, sind größtenteils analog zu den Vorteilen, die durch den ersten Aspekt der Erfindung bereitgestellt werden. Des Weiteren sind alle Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung auf alle Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung und umgekehrt anwendbar.
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Figurenliste
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Mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen folgt nachstehend eine ausführlichere Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die als Beispiele zitiert werden.
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine Schnittansicht einer Lageranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Schnittansicht einer Lageranordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Schnittansicht einer Lageranordnung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine Schnittansicht einer Lageranordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Lagergehäuse aufweist;
- 5 eine Ansicht von oben auf ein Lagergehäuse gemäß einer Ausführungsform der vor-liegenden Erfindung; und
- 6 eine schematische Seitenansicht einer Windturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Zeichnungen zeigen schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und sind folglich nicht notwendigerweise skaliert. Es sollte verstanden werden, dass die Ausführungsformen, die gezeigt und beschrieben werden, beispielhaft sind und dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt ist. Es sollte ebenfalls verstanden werden, dass einige Details in den Zeichnungen übertrieben sind, um die Erfindung besser zu beschreiben und darzustellen. Ähnliche Bezugszeichen beziehen sich über die gesamte Beschreibung auf ähnliche Elemente, wenn nicht anderweitig beschrieben.
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Ausführliche Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung Mit Bezug auf 1 wird eine Schnittansicht der Lageranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Schnittansicht ist eine Ebene, die durch eine Rotationsachse A der Lageranordnung 1 definiert ist. Die gestrichelte Linie, die eine rechteckige Form bildet, ist beabsichtigt, eine Position einer vertikal montierten rotierbaren Welle 100 darzustellen, die nicht Teil der Lageranordnung 1 bildet, sondern vielmehr Teil einer Anwendung, wie bspw. eine Windturbinenanordnung 110, ist, wie nachstehend beschrieben wird. Der Begriff „vertikal montierte rotierbare Welle“, wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine Welle, die rotieren kann, und die mit ihrer longitudinalen Achse in einer Position montiert ist, die sich in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung erstreckt. Die Position der Welle kann von der vertikalen Richtung durch eine Anzahl von Graden, bspw. ± 45, 30 oder 15°, mit Bezug auf die vertikale Richtung versetzt sein. Die Position der vertikal montierten Welle kann ebenfalls angeordnet sein, im Gebrauch, bspw. um ± 45, 30 oder 15°, mit Bezug auf die vertikale Achse zu fluktuieren. Bspw. kann die Position der vertikal montierten Welle aufgrund der Windkraft fluktuieren, wenn die vertikal montierte Welle Teil einer Windturbinenanordnung 110 ist, wie bspw. in 6 gezeigt ist.
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Die Lageranordnung 1 umfasst eine festgelegte Struktur 11 und ein ringförmiges Schienenelement 2, das mit der Welle 100 verbindbar ist. Das ringförmige Schienenelement 2 ist angeordnet, um mit Bezug auf die Rotationsachse A zu rotieren, die sich in einer axialen Richtung erstreckt. Die Rotationsachse A schneidet den radialen Mittelpunkt des ringförmigen Schienenelements 2 und ist senkrecht zu einer radialen Ausdehnung des ringförmigen Schienenelements 2. Die radiale Ausdehnung des ringförmigen Schienenelements 2 erstreckt sich in einer radialen Richtung davon, die senkrecht zu der axialen Richtung ist. Das ringförmige Schienenelement kann kreisförmig oder im Wesentlichen kreisförmig in der Form sein, wenn es in einer Schnittebene betrachtet wird, die senkrecht zu der Rotationsachse A ist. Ferner umfasst das ringförmige Schienenelement 2 eine erste und eine zweite ringförmige Schienenfläche 21, 22, die auf gegenüberliegenden axialen Seiten davon vorgesehen sind. Wie gezeigt ist, können die erste und zweite ringförmige Schienenfläche 21, 22 an einer radial äußersten Position des ringförmigen Schienenelements 2 vorgesehen sein. Gemäß einer Ausführungsform kann das ringförmige Schienenelement 2 mehrere radial erstreckende Elemente (nicht gezeigt) aufweisen, die dazu ausgelegt sind, die erste und zweite ringförmige Schienenfläche 21, 22 mit der vertikal montierten rotierbaren Welle 100 zu verbinden. Anders gesagt, kann das ringförmige Schienenelement 2 die Form eines Zweirads nachbilden, wobei die sich radial erstreckenden Elemente die Speichen des Zweirads bilden. Dadurch kann eine leichtgewichtigere Konfiguration erreicht werden.
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Die Lageranordnung 1 umfasst ferner mehrere Räder 31, 32, 33, 34, die auf jeder axialen Seite des ringförmigen Schienenelements 2 vorgesehen sind, wobei jedes Rad 31, 32, 33, 34 mit der festgelegten Struktur 11 verbunden ist und dazu eingerichtet ist, auf einer der jeweiligen ersten und zweiten ringförmigen Schienenflächen 21, 22 während der Rotation des ringförmigen Schienenelements 2 zu rollen und Lasten davon in zumindest der axialen Richtung aufzunehmen. Jedes Rad 31, 32, 33, 34 kann mit der festgelegten Struktur 11 durch entsprechende Aufhängungsanordnungen 4, 41 verbunden sein. Rein als Beispiel kann zumindest ein Rad 31, 32, 33, 34 und seine Aufhängungsanordnung 4, 41 lösbar an der festgelegten Struktur 11, bspw. durch Vorsehen einer Radkassettenanordnung, die lösbar an der festgelegten Struktur 11 befestigt ist, befestigt sein.
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Die festgelegte Struktur 11 kann von jeder Art einer festgelegten Struktur sein, die festgelegt, das heißt nicht rotierend und/oder bewegend, mit Bezug auf das ringförmige Schienenelement 2 und die Welle 100 ist. Die festgelegte Struktur 11 kann ein Element oder mehr als ein getrenntes Element sein, das heißt die festgelegte Struktur 11 kann für jedes Rad das gleiche Teil sein oder kann separate Teile sein.
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Zumindest eines der mehreren Räder 31, 32, 33, 34 kann dazu ausgelegt sein, ebenfalls Lasten in einer radialen Richtung der Lageranordnung 1 aufzunehmen, wobei die radiale Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Lageranordnung 1 ist. Eine beispielhafte Ausführungsform einer solchen Lageranordnung 1 ist in 3 gezeigt. In der 3 sind die ersten und zweiten ringförmigen Schienenflächen 21, 22 mit Bezug auf die Rotationsachse A geneigt, wenn sie in einer Schnittebene betrachtet werden, die durch die Rotationsachse A definiert ist. In der gezeigten Ausführungsform sind die ringförmigen Schienenflächen 21, 22 derart geneigt, dass sie der Rotationsachse A gegenüberliegen. Wie ferner gezeigt ist, sind die mehreren Räder 31, 32, 33, 34 ebenfalls geneigt, so dass sie die ersten und zweiten ringförmigen Schienenflächen 21, 22 in einer Richtung kontaktieren, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten und zweiten ringförmigen Schienenfläche 21, 22 ist. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eines der mehreren Räder 31, 32, 33, 34 eine geneigte Umfangsfläche (nicht gezeigt) aufweisen, die die ersten und zweiten ringförmigen Schienenflächen 21, 22 kontaktiert, wenn sie in einer Schnittebene gesehen wird, die durch die Rotationsachse des Rads definiert ist. Dadurch kann ein Rutschen im Kontakt zwischen dem Rad und dem ringförmigen Schienenelement 2 eliminiert oder reduziert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann das ringförmige Schienenelement 2 ferner eine dritte ringförmige Schienenfläche 23 aufweisen, die an einer radialen Außenseite davon vorgesehen ist. Eine Ausführungsform einer solchen Konfiguration ist in 2 gezeigt. Die Lageranordnung 1 kann ferner zumindest ein Hilfsrad 35, 36 aufweisen, das radial außerhalb des ringförmigen Schienenelements 2 vorgesehen ist, siehe 2, wobei das zumindest eine Hilfsrad 35, 36 mit der festgelegten Struktur 11 verbunden ist und eingerichtet ist, auf der dritten ringförmigen Schienenfläche 23 während der Rotation des ringförmigen Schienenelements 2 zu rollen und Lasten davon in zumindest der radialen Richtung der Lageranordnung 1 aufzunehmen. Zwei Hilfsräder 35, 36 können in 2 gesehen werden. Bevorzugt sind zumindest drei solcher Räder 35, 36 entlang des Umfangs des ringförmigen Schienenelements 2 verteilt.
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Ferner kann zumindest eines der mehreren Räder 31, 32, 33, 34 und/oder das zumindest eine Hilfsrad 35, 36 lösbar an der festgelegten Struktur 11 befestigt werden, wodurch die Wartung und/oder die Ersetzung der Räder erleichtert wird.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist/sind das Rad 31 (3) bzw. die Räder 31, 33 ( 4) an der festgelegten Struktur 11 über ein Vorspannelement 4 verbunden, das eine Vorspannkraft in Richtung des ringförmigen Schienenelements 2 bereitstellt. Wie voranstehend erwähnt, kann das Vorspannelement durch eine Feder und/oder ein Dämpfungselement (nicht gezeigt) gebildet sein, und kann z. B. Teil einer Aufhängungsanordnung für das Rad (z. B. ähnlich zu einer Radaufhängung für Fahrzeuge oder für ein Zweirad) sein.
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Zumindest zwei Räder, bevorzugt drei, Räder der mehreren Räder 31, 32, 33, 34 können an der festgelegten Struktur 11 verbunden sein, so dass eine Bewegung in einer radialen Richtung jedes Rads der zumindest zwei Räder verhindert wird. Dies kann z. B. in 3 gesehen werden, bei der die Räder 32, 33, 34 an der festgelegten Struktur 11 verbunden sind, so dass eine Bewegung in der radialen Richtung der Räder 32, 33, 34 verhindert wird. Genauer gesagt, ist jedes der Räder 32, 33, 34 hier mit der festgelegten Struktur 11 über eine starre Aufhängungsanordnung 41 verbunden, die keine Verschiebung der Räder 32, 33, 34 in ihrer radialen Richtung und mit Bezug auf die festgelegte Struktur 11 zulässt. Eine ähnliche Konfiguration ist auch für die Räder 32, 34 in 4 gezeigt.
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Wie viele der Räder, die mit der festgelegten Struktur 11 verbunden werden, so dass eine Bewegung in einer radialen Richtung jedes Rads der zumindest zwei Räder verhindert wird, und wie viele der Räder, die mit der festgelegten Struktur 11 über ein Vorspannelement 4 verbunden werden, kann von der Richtung der Last an der Lageranordnung 1 abhängen. Bspw. ist es ausreichend, falls die Last hauptsächlich in der axialen Richtung der Lageranordnung wirkt, drei Räder auf zumindest einer axialen Seite des ringförmigen Schienenelements zu haben, die mit der festgelegten Struktur verbunden sind, so dass eine Bewegung in einer radialen Richtung jedes Rads der drei Räder verhindert wird. Gemäß einer Ausführungsform kann es drei solche Räder an jeder jeweiligen Achsenseite des ringförmigen Schienenelements geben. Andererseits kann es bevorzugt sein, falls die Last hauptsächlich in der radialen Richtung der Lageranordnung wirkt, alle Räder in einer ähnlichen Weise mit der festgelegten Struktur verbunden zu haben, wodurch die Last gleichmäßiger zwischen den Rädern verteilt wird. Daher kann die Last dadurch für jedes Rad reduziert werden. Bspw. können die Räder entweder an der festgelegten Struktur verbunden sein, so dass eine Bewegung in einer radialen Richtung jedes Rads verhindert wird, oder die Räder können mit der festgelegten Struktur durch ein entsprechendes Vorspannelement verbunden sein.
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Wie ferner in 4 gezeigt ist, kann die festgelegte Struktur 11 ein Lagergehäuse sein, in dem das ringförmige Schienenelement 2 und die mehreren Räder 31, 32, 33, 34 vorgesehen sind. Das Lagergehäuse 11 umfasst das ringförmige Schienenelement 2 und die mehreren Räder 31, 32, 33, 34, so dass Wasser, Staub, Ablagerungen, etc. am Eindringen auf die Innenseite des Lagergehäuses 11 gehindert werden. Die Innenseite des Lagergehäuses 11 weist bevorzugt eine Schmierung (nicht gezeigt), wie zum Beispiel Öl und/oder Fett, zum Schmieren der Kontaktflächen zwischen dem ringförmigen Schienenelement 2 und den mehreren Rädern 31, 32, 33, 34 auf.
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Wie ferner in 5 gezeigt ist, kann das Lagergehäuse 11 zumindest eine schließbare Öffnung 12 aufweisen, die derart vorgesehen ist, dass zumindest eines der mehreren Räder 31, 32, 33, 34 und/oder das zumindest eine Hilfsrad 35, 36 von der Außenseite des Lagergehäuses 11 zugänglich ist. 5 zeigt das Lagergehäuse 11, wenn es von oben betrachtet wird. Die schließbare Öffnung 12 ist folglich in dieser Ausführungsform an einer axialen Seitenfläche des Lagergehäuses 11 vorgesehen, die nach oben zeigt. Die schließbare Öffnung 12 kann durch eine Scharnierklappe (nicht gezeigt) oder dergleichen geschlossen werden. Die schließbare Öffnung 12 kann daher verwendet werden, um Zugang zur Innenseite des Lagergehäuses 11 für Wartung und/oder zum Ersetzen von zumindest einem der Räder 31, 32, 33, 34 zu bekommen. Gemäß einer Ausführungsform kann eine schließbare Öffnung 12 für jedes Rad vorgesehen sein, so dass jedes Rad aus dem Lagergehäuse 11 durch die entsprechende schließbare Öffnung 12 entfernt werden kann. Dadurch wird nur eine relativ kleine Öffnung benötigt, was ein robusteres Lagergehäuse 11 impliziert, das besser die Lageranordnung 1 schützt. Ferner kann eine solche Konfiguration die Wartung und/oder das Entfernen des jeweiligen Rads erleichtern. Alternativ kann die schließbare Öffnung 12 größer sein, so dass mehr als ein Rad und/oder das ringförmige Schienenelement aus dem Lagergehäuse 11 durch die schließbare Öffnung 12 entfernt werden kann. Ferner können die Räder 31, 32, 33, 34 und/oder das zumindest eine Hilfsrad 35, 36 lösbar an der festgelegten Struktur 11 zusammen mit ihrer entsprechenden Aufhängungsanordnungen 4, 41 befestigt sein. Z. B. kann jedes Rad und seine Aufhängungsanordnung an der festgelegten Struktur 11 durch ein Befestigungsmittel, wie bspw. eine Schraub- und/oder Bolzenverbindung oder dergleichen, befestigt sein. Dadurch kann die festgelegte Struktur 11, z. B. für Wartung oder Ersetzung, einfach entfernt werden. Z. B. kann jedes Rad und seine Aufhängungsanordnung lösbar an der festgelegten Struktur 11 (wie z. B. mit dem Lagergehäuse) über eine Klappe (nicht gezeigt) befestigt sein, die zum Schließen der schließbaren Öffnung 12 verwendet wird.
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Die mehreren Räder 31, 32, 33, 34 und/oder das zumindest eine Hilfsrad 35, 36 kann aus Metall, wie bspw. jeder Art von Stahl, z. B. Lagerstahl, hergestellt sein. Das ringförmige Schienenelement 2 oder zumindest Teile des ringförmigen Schienenelements 2 können aus Metall, wie bspw. jeder Art von Stahl, z. B. Lagerstahl, hergestellt sein. Die Kontaktflächen der mehreren Räder 31, 32, 33, 34 und/oder des zumindest einen Hilfsrads 35, 36 können, zum Beispiel durch Induktion, gehärtet sein. In einer ähnlichen Weise können die Schienenflächen 21, 22 und/oder 23 induktionsgehärtet sein. Jede der induktionsgehärteten Flächen kann nach einer bestimmten Gebrauchsmenge neu bearbeitet werden, um Unregelmäßigkeiten, Defekte oder dergleichen zu entfernen, die durch Verschleiß verursacht werden. Folglich kann die induktionsgehärtete Fläche eine Tiefe haben, die eine Wiederbearbeitung ermöglicht, ohne vollständig die gehärtete Fläche zu entfernen, wodurch die Lebensdauer der Lageranordnung 1 erhöht wird.
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6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Windturbinenanordnung 110 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Windturbinenanordnung 110 umfasst eine vertikal montierte rotierbare Welle 100, die hohl sein kann. Sie umfasst ferner ein oder mehrere windfangende Elemente 120, die an der vertikal montierten rotierbaren Welle 100 zum Bereitstellen einer Rotation davon durch Verwendung von Windkraft vorgesehen sind, und eine Lageranordnung 1 gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Lageranordnung 1 in einem Lagergehäuse 11 versehen. Die gezeigte Windturbinenanordnung 110 ist eine Offshore-Windturbinenanordnung 110. Ferner ist die gezeigte Windturbinenanordnung 110 von einer schwimmenden Art und die vertikal montierte rotierbare Welle 100 wird über die Lageranordnung 1 getragen, die wiederum mit dem Meeresboden durch Kabel w verbunden sind. Die Welle 100 hat an ihrem unteren Abschnitt ein Schwimmelement 130, das eine Auftriebskraft auf die Windturbinenanordnung 110 bereitstellt. Das Schwimmelement 130 hat eine Größe/Volumen, die bzw. das bemessen ist, um ausreichend Wasser zum Erzeugen einer ausreichenden Auftriebskraft zu verdrängen. Die Lageranordnung 1 und das Lagergehäuse 11 sind über dem Meerespegel S positioniert, wodurch ein einfacher Zugang, z. B. für Wartungen, ermöglicht wird.
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Das ringförmige Schienenelement 2 kann mit der vertikal montierten rotierbaren Welle 100 über ein Hülsenelement (nicht gezeigt) verbunden sein, das in der Welle 100 vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, eine Druckkraft in Richtung der Innenseite der Welle bereitzustellen, so dass sie sich ausdehnt und dadurch das ringförmige Schienenelement 2 an der Welle 100 befestigt. Das ringförmige Schienenelement 2, wie es hierin offenbart ist, kann jede Größe und Abmessung, wie bspw. einem Radius von ein paar Zentimetern bis zu einem Radius von mehreren Metern, haben. Die vertikal montierte rotierbare Welle 100 kann ebenfalls jede Größe und Abmessung, wie zum Beispiel eine Länge von weniger als einem Meter bis zu einer Länge von mehreren zehn Metern, z. B. 100 bis 150 Meter, haben.
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Es sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht beabsichtigt ist, die voranstehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen zu begrenzen; vielmehr wird der Fachmann erkennen, dass viele Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche vorgenommen werden können.
