DE3725972A1 - Waelzlager-drehverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlager-Drehverbindung für die Maschinenhauslagerung von Windkraftanlagen, bestehend aus zwei Laufringen, zwischen diesen abrollenden Wälzkörpern und einer Dreh­ schwingungen der Lagerung dämpfenden Bremseinrichtung, welche aus einer mit dem einen Laufring verbundenen Bremsfläche und einem mit dem anderen Laufring drehfest verbundenen Bremsbelag besteht, der mit einer Anpreßkraft gegen die Bremsfläche gedrückt ist.

Bei Wälzlager-Drehverbindungen in Windkraftanlagen besteht grundsätz­ lich die Gefahr, daß sie nach relativ kurzer Zeit durch Riffelbildung in den Laufbahnen ausfallen. Insbesondere bei der Maschinenhauslagerung tritt das Problem auf, daß bei jeder Propellerumdrehung ein sogenanntes Giermoment auftritt, das Drehschwingungen um die vertikale Achse der Drehverbindung und damit des Maschinenhauses erzeugt.

Es ist bei Wälzlager-Drehverbindungen in anderen Anwendungsbereichen bereits bekannt, auftretenden Schwingungen mittels einer Bremsein­ richtung entgegenzuwirken. Dabei sind jedoch über den Umfang der Drehverbindung am einen Laufring ein oder mehrere Reibbeläge ange­ ordnet, die mit der Bremsfläche des anderen Laufringes nur auf einem relativ kleinen Sektor zusammenwirken (DE-PS 30 47 464).

Die bekannte Drehverbindung arbeitet zwar zufriedenstellend, sie ist jedoch bei Windkraftanlagen in dieser Form nicht einsetzbar, da infolge der aggressiven Atmosphäre, in der diese Anlagen eingesetzt sind, an den nicht bedeckten Stellen der Bremsfläche nach verhältnismäßig kurzer Zeit Rostbildung auftreten würde, die den Reibwert beträchtlich erhöhen und zu starken Bremsmomentschwankungen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlager-Drehverbin­ dung der genannten Art mit einer Bremseinrichtung zu versehen, die auch unter ungünstigen Bedingungen Drehschwingungen des Lagers zuverlässig dämpft.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich sowohl die Bremsfläche als auch der Bremsbelag in Form von Kreisringen über den gesamten Laufringumfang erstrecken. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß eine die Bremseinwirkung ungünstig beeinflussende Rostbildung auf der Bremsfläche zuverlässig vermieden wird, so daß Bremsmomentschwankungen ausgeschlossen sind.

Dabei muß die Bremsfläche oder der Bremsbelag nicht in Form eines einteiligen Kreisringes ausgebildet sein, es ist vielmehr in Abhängigkeit von der Größe oder anderen Faktoren möglich, daß ein Teil aus kreis­ ringförmigen Segmenten gebildet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anpreß­ kraft durch federelastische Mittel erzeugt ist. Dadurch ist es möglich, die Anpreßkraft in einfacher Weise den Erfordernissen anzupassen.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Drehver­ bindung die aus dem Gewicht des Maschinenhauses und den gleichsinnig wirkenden Kippmomenten resultierenden Axialkräfte in der als Gleitlager wirkenden Bremseinrichtung und das abhebende Kippmoment sowie die Radialkräfte über ein als Schrägkugellager ausgebildetes Kugellagerlaufsystem aufnimmt. Eine solche Ausbildung ist dann vorteil­ haft, wenn das Schwenkmoment und damit die Anpreßkraft in Abhängig­ keit von der äußeren Belastung veränderlich, z. B. mit steigender Wind­ geschwindigkeit größer werden soll. Die Summe aus Axialkraft, das heißt Maschinenhausgewicht und Kippmoment wirkt dabei auf den als Gleitlager fungierenden Bremsbelag, während die Kräfte aus dem ab­ hebenden Kippmoment und die Radialkräfte durch die Wälzlager-Dreh­ verbindung aufgenommen werden.

Nach einer Variante der Erfindung ist es möglich, daß das Axialspiel in an sich bekannter Weise einstellbar ist derart, daß bei Verminderung des Axialspiels eine Vorspannung im Wälzlager entsteht, die als zusätzliche Anpreßkraft auf die Bremseinrichtung wirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Windkraftanlage und Fig. 2 bis 6 teilweise Längsschnitte durch Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Die in Fig. 1 gezeigte Windkraftanlage besteht aus dem Maschinenhaus 1, dem Propeller 2 sowie dem Ständer 3, wobei zwischen diesem und

dem Maschinenhaus 1 die erfindungsgemäße Drehverbindung 4 angeordnet ist. Diese besteht aus dem Innenring 5, dem Außenring 6 und zwischen diesen abrollenden Kugeln 7, wobei der Innenring 5 mittels Schrauben 8 mit dem Maschinenhaus 1 und der Außenring 6 mittels Schrauben 9 mit dem Ständer 3 verbunden sind.

Gemäß Fig. 2 ist in die Grundplatte 10 des Maschinenhauses 1 eine kreisringförmige Bremsfläche 11 eingesetzt, die von einem Bremsbelag 12 beaufschlagt ist, der in einer kreisringförmigen Nut 13 des Außen­ ringes 6 angeordnet ist. Die Anpreßkraft wird dabei durch Tellerfedern 14 erzeugt, die durch Gewindestifte 15 einstellbar sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der kreisringförmige Bremsbe­ lag 16 mit Schrauben 17 am Außenring 6 befestigt, während die Brems­ fläche 18 direkt auf dem Innenring 5 ausgebildet ist. Zur Einstellung der Anpreßkraft ist der Innenring 5 durch einen Schlitz 19 selbst feder­ elastisch ausgebildet, wobei die Einstellung durch Schrauben 20 erfolgt.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Bremsbelag 21 in einer V-förmigen Nut 22 in der Bohrungswandung 23 des Außenringes 6 angeordnet, während die Bremsfläche 24 unmittelbar von der äußeren Umfangsfläche des Innenringes 5 gebildet ist. Zur Einstellung der An­ preßkraft ist hier der Außenring 6 mit einem Schlitz 25 und Einstell­ schrauben 26 versehen.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Anpreßkraft unmittelbar durch das Gewicht des Maschinenhauses 1 erzeugt wird. Hierzu weist das Wälzlager durch Freistellungen 27 in der Kugel­ laufbahn des Innenringes 5 und Freistellungen 28 in der Kugellaufbahn des Außenringes 6 axiales Spiel auf, so daß die Axialkräfte von der als Gleitlager wirkenden Bremseinrichtung 29 aufgenommen werden, während das Wälzlager selbst nur noch die Kräfte aus dem abhebenden Kippmoment und die Radialkräfte aufnimmt.

Letztlich ist in Fig. 6 ein im wesentlichen der Fig. 5 entsprechendes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem abweichend davon durch Ver­ minderung des Axialspiels eine zusätzliche Anpreßkraft auf die Brems­ einrichtung 30 erzeugt werden kann. Hierzu weist das Wälzlager einen Laufdraht 31 auf, der die durch das Anziehen der Schrauben 32 auf­ tretende Verkippung des Innenringes 5 ausgleicht, um Laufbahntrag­ winkelfehler zu vermeiden.

Claims (4)

1. Wälzlager-Drehverbindung für die Maschinenhauslagerung von Windkraftanlagen, bestehend aus zwei Laufringen, zwischen diesen ab­ rollenden Wälzkörpern und einer Drehschwingungen der Lagerung dämpfenden Bremseinrichtung, welche aus einer mit dem einen Laufring verbundenen Bremsfläche und einem mit dem anderen Laufring drehfest verbundenen Bremsbelag besteht, der mit einer Anpreßkraft gegen die Bremsfläche gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich sowohl die Bremsfläche (11, 18, 24) als auch der Bremsbelag (12, 16, 21) in Form von Kreisringen über den gesamten Laufringumfang erstrecken.

2. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft durch federelastische Mittel (14) erzeugt ist.

3. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung die aus dem Gewicht des Maschinenhauses (1) und den gleichsinnig wirkenden Kippmomenten resultierenden Axialkräfte in der als Gleitlager wirkenden Bremseinrichtung (29, 30) und das abhebende Kippmoment sowie die Radialkräfte über ein als Schrägkugellager ausgebildetes Kugellagerlaufsystem aufnimmt.

4. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Axialspiel in an sich bekannter Weise einstellbar ist derart, daß bei Verminderung des Axialspiels eine zusätzliche Anpreßkraft auf die Bremseinrichtung (30) wirkt.