WO2018108525A1 - WINDENERGIEANLAGE MIT GROßWÄLZLAGER UND VERFAHREN ZU DESSEN MONTAGE - Google Patents

WINDENERGIEANLAGE MIT GROßWÄLZLAGER UND VERFAHREN ZU DESSEN MONTAGE Download PDF

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WO2018108525A1
WO2018108525A1 PCT/EP2017/080751 EP2017080751W WO2018108525A1 WO 2018108525 A1 WO2018108525 A1 WO 2018108525A1 EP 2017080751 W EP2017080751 W EP 2017080751W WO 2018108525 A1 WO2018108525 A1 WO 2018108525A1
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WO
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inner ring
support
energy plant
component
wind energy
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PCT/EP2017/080751
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French (fr)
Inventor
Horst Schade
Alf Trede
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Senvion Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70Bearing or lubricating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/50Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/79Bearing, support or actuation arrangements therefor
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to wind turbines with slewing bearings and a method for its assembly.
  • Wind turbines are known from the prior art. They usually include a rotor which is rotatably mounted on a nacelle, wherein the nacelle is in turn rotatably mounted on a tower. If necessary, the rotor drives a generator via a rotor shaft and a gear. A wind-induced rotational movement of the rotor can be converted into electrical energy, which can then be fed via converters and / or transformers - depending on the type of generator also at least partially directly - in an electrical network.
  • the rotor comprises a plurality - usually three - rotor blades which are rotatably mounted relative to a rotor hub to adjust the angle of attack of the rotor blades.
  • large-diameter bearings having a nominal inner diameter of 450 mm or more are used at various points.
  • slewing bearings can not regularly be fitted in a bearing receptacle, but rather have bolted circles on their outer and inner rings, so that they can be fastened to the components provided for this purpose solely by screwing.
  • corresponding large rolling bearings are used for rotation of the nacelle relative to the tower and at the connection between the rotor blade and rotor hub.
  • problems may arise on or in the slewing bearing.
  • a large-diameter rolling bearing which connects a relatively "soft" tower with a relatively rigid machine carrier for azimuth adjustment of the outer ring of the camp connected to the tower follow the tower soft movements, but the inner ring then regularly tilts inward it to a gap at the screw connection come of the inner ring.
  • a disadvantage of this prior art is required for achieving the desired stiffening complex shaping of the stiffening ring or of its segments with two parallel, but not identically shaped horizontal webs, which must be connected to each other via a vertical web. Since the rigidity can only be increased if the reinforcing ring rests as large as possible over the entire circumference of the inner ring of the large rolling bearing, the individual segments must continue to be accurately formed or suitable compensation areas must be created to compensate for manufacturing tolerances. As a result, the reinforcing ring according to US 2014/0377039 A1 is expensive. In addition, sufficient space for the stiffening ring and its installation must be available in the wind turbine, which is not always the case.
  • Object of the present invention is to provide a wind turbine with a Large-diameter bearings and to provide a method for assembling a slewing bearing in wind turbines, in which the disadvantages known from the prior art no longer occur or only to a lesser extent.
  • the invention relates to a wind turbine comprising a large rolling bearing with bolt holes on the outer and inner ring for fastening the large rolling bearing to two mutually rotatable components of the wind turbine so that each component of the wind turbine rests against an axial surface of the outer or inner ring, on at least one first component of the wind turbine connected to the outer or inner ring of the large rolling bearing, a supporting device is provided which at least partially supports the outer or inner ring of the large rolling bearing connected to the first component in the radial direction in order to reduce load-dependent deformations of the large rolling bearing ,
  • the invention relates to a method for mounting a slewing bearing of a wind turbine according to the invention, with the steps:
  • the invention has recognized that the support of the outer or inner ring of a slewing bearing (depending on where deformation, for example in the form of gap between outer or inner ring and the first component of the wind energy plant is to be expected) by a supporting device, which is not attached to the slewing bearing itself, but rather to a component of the wind turbine connected thereto, is advantageous. Since the supporting device is fastened to a basically rigid component of the wind energy plant, the supporting device must regularly be designed only for a, as a rule, radial force flow from the inner or outer ring to the component in question. In particular, the form of a closed ring, as is absolutely necessary in the prior art, can be dispensed with.
  • the supporting device abuts in sections on the inner or outer ring of the slewing bearing in order to support it.
  • "Sectionwise” in this context means that the supporting device is distributed over the entire circumference of the inner or outer ring distributed in several sections on the inner or outer ring, in order to support it, while the supporting device in the areas between them not at the inner
  • the support device may in particular comprise a plurality of support segments, each of which forms a support section.
  • the support device in the wind energy installation according to the invention can generally be designed so that it requires no or only a very small space of its own. Since a continuous structure of the support device in the wind turbine according to the invention is not required, the support device can also be integrated into other components of the wind turbine or configured such that it has recesses for other components of the wind turbine. In this way, the invention can be realized in existing wind turbines or finished designs of wind turbines without extensive modifications or redesigns would be required.
  • the supporting device supports the inner ring of the slewing bearing.
  • the large rolling bearing is the azimuth bearing of the wind turbine
  • the outer ring with the tower of the wind turbine and the inner ring is connected to the nacelle of the wind turbine, preferably to the nacelle of the nacelle.
  • the load-dependent deformation occurs as tilting away of the screw connection with which the inner ring is connected to the nacelle or its machine carrier.
  • stiffening rings as known from the prior art, can not or only very difficult to apply.
  • a ring-shaped brake disc arranged coaxially with the slewing bearing can be provided on the tower, in which brake calipers arranged radially outward are encompassed by a plurality of distributors distributed over the circumference.
  • the one arm of at least one part of the calipers is designed such that it is in a supporting contact with the inner ring of the large rolling bearing.
  • the support device provided according to the invention is at least partially formed by a part of the brake calipers or their respective one arm, which can be regarded as support segments of the support device.
  • the support device may comprise one or more support plates distributed over the circumference as support segments which are in abutment with the outer or inner ring of the large rolling bearing for support. Corresponding support plates are inexpensive to manufacture and can be easily assembled.
  • the one or more support plates may preferably be arranged between in each case at least one brake caliper and the component of the wind energy plant to which the brake calipers are fastened - that is, for example, the machine carrier. In this case, often not even separate fastening elements, such as screws, are required for the support plates. Rather, at least one support plate can be arranged in such a way relative to a brake caliper that it is at least partially fixed by the fastening means of this caliper.
  • the support plate preferably has a thickness of 6-14 mm, more preferably 8-12 mm, more preferably 10 mm. It may, for example, be made of steel.
  • the support device may comprise one or more pressure screws distributed over the circumference as support segments on the component connected to the outer or inner ring of the large rolling bearing which can be brought into contact with the outer or inner ring for support.
  • Corresponding pressure screws are guided in a threaded bore in the component of the wind power plant connected to the inner or outer ring and are unscrewed from the threaded bore so far that they bear against the outer or inner ring of the large rolling bearing.
  • the distance from the axial surface against which the component is in contact and the region in which the supporting device engages the outer or inner ring is greater than or equal to the distance between this region and the other axial surface. This ensures that the support device can counteract a tilting of the outer or inner ring in the radial direction with respect to the respective axial connection surface particularly well.
  • the support device has at least two, preferably more than ten, separately mountable and preferably individually adjustable support segments.
  • the individual support segments need not necessarily be configured the same. Rather, for example, it is also possible that a part of the support segments is formed by the arms of calipers, another part by Abstützbleche and / or in turn another part by pressure screws.
  • a support segment is then considered to be adjustable in the sense of the invention, when the radial distance to the outer or inner ring is adjustable.
  • the adjustability of the support segments is directly guaranteed with pressure screws. In calipers and support plates, the adjustability can be achieved, for example. By providing slots through which the fasteners, such as.
  • Screws are guided to attach a caliper or a support plate to a component of the wind turbine.
  • the supporting device or support segments is mounted when the large roller bearing is attached only to the first component - that is, the component to which the support device is attached.
  • the slewing bearing is thus load-free at the time of assembly of the support device.
  • the supporting device or the supporting segments are mounted in such a way with respect to the inner or outer ring of the large rolling bearing, that between these and the supporting device there is a gap with a predetermined width.
  • the large roller bearing is loaded, whereby the gap is closed and the supporting device rests against the inner or outer ring of the large roller bearing.
  • the width of the gap can be selected accordingly.
  • the assembly in the load-free state with gap has the advantage that act in the loaded state no unwanted forces from the support device on the slewing bearings.
  • the gap width during assembly can be checked easily and simply, for example with a feeler gauge. If the support device or a support segment adjustable, the gap can also be set exactly, possibly again using a feeler gauge.
  • Figure 1 a schematic representation of a first embodiment of a wind turbine according to the invention
  • Figure 2 is a schematic sectional view of the azimuth bearing of the wind turbine according to Figure 1;
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the azimuth bearing of the wind energy plant according to FIG. 1 along the section line III-III from FIG. 2;
  • Figure 4 a schematic sectional view of the azimuth bearing of a second
  • Embodiment of a wind turbine according to the invention Embodiment of a wind turbine according to the invention.
  • FIG. 1 shows a wind turbine 1 according to the invention.
  • the wind energy plant 1 comprises a rotor 2 with a plurality of rotor blades 3, which is arranged rotatably about the axis 5 on a nacelle 4.
  • the rotor blades 3 are rotatable about the respective axes 6 to the angle of attack or pitch of the rotor blades third
  • the nacelle 4 is rotatably mounted about the axis 7 on the tower 8 to be tracked in the azimuth direction of the wind can.
  • a generator (not shown) for converting wind energy acting on the rotor 3 is provided in electrical energy, the electrical energy is fed via converters and / or transformers in the wind turbine 1 in an electric grid.
  • interfaces between the rotor blade 3 and rotor hub or between nacelle 4 and tower 8 each have a large rolling bearing 10th intended.
  • the large roller bearing 10 between gondola 4 and tower 8 is shown schematically in more detail.
  • the large roller bearing 10 comprises an outer ring 1 1 and an inner ring 12, which are each provided with a bolt circle 11 ', 12'.
  • the large roller bearing 10 is connected by screws 13 to the tower 8.
  • screws 14 are guided, with which the inner ring 12 is fixed to the nacelle 4, more precisely to the machine frame 4' of the nacelle 4.
  • annular brake disc 16 is provided between the tower 8 and the outer ring 1 1 of the large roller bearing 10, which is also secured by the screws 13.
  • This brake disc is surrounded by over the circumference of the large roller bearing 10 evenly distributed, radially outwardly open brake calipers 17 which are formed to form an azimuth brake on the principle of a disc brake.
  • Figure 3 only the feet 17 'of the calipers 17, the brake disc 16 are not shown due to the selected section plane.
  • the support plates 18 are made of 1 0 mm thick sheet steel and are at least in the illustrated, loaded by the weight of the nacelle 4 state of the large rolling bearing 10 sections of the inner ring 12 of the large rolling bearing 1 0 at. The inner ring 12 is thus secured against tipping over.
  • the support plates 18 are thus support segments 19 of a support device 20th
  • the distance ⁇ from the axial surface of the inner ring 12, against which the machine carrier 4 rests, and the region in which the support plate 18 bears against the inner ring 12 is greater than the distance d 2 between this region and the other axial surface of the inner ring.
  • the support plate 1 8 counteract the tilting of the inner ring 12 particularly well.
  • FIG. 4 shows the azimuth bearing of a second exemplary embodiment of a wind energy plant 1 according to the invention.
  • the second embodiment is similar in many parts to the first embodiment, which is why reference is made to the above explanations and will be discussed below only on the differences between the two embodiments.
  • FIGS. 2 and 3 between gondola 4 and tower 8, separate supporting plates 18 are dispensed with as supporting segments 19 of a supporting device 20 (compare FIGS. 2 and 3). Rather, the upper arm 1 7 "of the calipers 1 7 is extended relative to the first embodiment, that they rest on the inner ring 12 of the slewing bearing 10 and support this 4, a supporting device 20 is provided, which supports the inner ring 12 in sections, the distance ⁇ being increased compared to the exemplary embodiment according to FIGS.
  • Both the support plates 18 of the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 and the brake calipers 17 of the second exemplary embodiment according to FIG. 4 are mounted after the large roller bearing 10 has already been mounted on the machine frame. support 4 'of the nacelle 4, but before it is also attached to the tower 8.
  • the assembly of the support device 20 thus takes place in a state in which the large roller bearing 1 0 is unloaded.
  • the support segments 1 9 - ie the support plates 1 8 or the calipers 1 7 - mounted such that a Gap of predetermined width between them and the inner ring 12 is made.
  • the gap can be checked during assembly, for example. With the aid of a feeler gauge and closes in the loaded state of large roller bearing 10th

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Abstract

Die Erfindung betrifft Windenergieanlagen (1) mit Großwälzlagern (10) sowie ein Verfahren zu dessen Montage. Eine erfindungsgemäße Windenergieanlage (1) umfasst ein Großwälzlager (10) mit Lochkreisen (11', 12') an dem Außen- und Innenring (11, 12) zur Befestigung des Großwälzlagers (10) an zwei zueinander drehbaren Komponenten (4,8) der Windenergieanlage (1), sodass jeweils eine Komponente (4, 8) der Windenergieanlage (1) an einer axialen Fläche des Außen- oder des Innenrings (11, 12) anliegt. Weiterhin ist an wenigstens einer mit dem Außen- oder Innenring (11, 12) des Großwälzlagers (10) verbundenen ersten Komponente (4) der Windenergieanlage (1) eine Abstützvorrichtung (20) vorgesehen, die den mit der ersten Komponente (4) verbundenen Außen- oder Innenring (12) des Großwälzlagers (10) in radialer Richtung wenigstens abschnittsweise abstützt, um belastungsabhängige Deformationen des Großwälzlagers (10) zu reduzieren. Bei dem erfindungsgemäßen Montageverfahren erfolgt die Montage der Abstützvorrichtung (20) im unbelasteten Zustand des Großwälzlagers (10), wobei ein Spalt zwischen dem Außen- und Innenring (11, 12) des Großwälzlagers (10) und der Abstützvorrichtung (20) vorgesehen wird, der sich im belasteten Zustand des Großwälzlagers (10) schließt.

Description

Windenergieanlage mit Großwälzlager und
Verfahren zu dessen Montage
Die Erfindung betrifft Windenergieanlagen mit Großwälzlagern sowie ein Verfahren zu dessen Montage.
Windenergieanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen in der Regel einen Rotor, der drehbar an einer Gondel angeordnet ist, wobei die Gondel wiederum drehbar auf einem Turm angeordnet ist. Der Rotor treibt ggf. über eine Rotorwelle und ein Getriebe einen Generator an . Eine durch Wind induzierte Rotationsbewegung des Rotors kann so in elektrische Energie gewandelt werden, die dann über Umrichter und/oder Transformatoren - je nach Bauart des Generators auch wenigstens teilweise direkt - in ein elektrisches Netz eingespeist werden kann . Der Rotor umfasst mehrere - in der Regel drei - Rotorblätter, die gegenüber einer Rotornabe drehbar befestigt sind, um den Anstellwinkel der Rotorblätter einzustellen .
Bei Windenergieanlagen gemäß dem Stand der Technik kommen an verschiedenen Stellen sogenannte Großwälzlager mit einem I nnenringdurchmesser von 450 mm oder mehr zum Einsatz. Anders als kleinere Wälzlager können Großwälzlager regelmäßig nicht in eine Lageraufnahme eingepasst werden, sondern weisen vielmehr an ihren Außen- und I nnenringen jeweils Lochkreise auf, um allein durch Verschrau- bung an die dafür vorgesehenen Komponenten befestigt zu werden . Häufig werden für Drehbarkeit der Gondel gegenüber dem Turm sowie an der Verbindung zwischen Rotorblatt und Rotornabe entsprechende Großwälzlager eingesetzt.
I nsbesondere wenn die beiden durch ein Großwälzlager zu verbindenden Komponenten unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen , kann es zu Problemen am bzw. im Großwälzlager kommen. Beispielweise kann bei einem Großwälzlager, welches zur Azimutverstellung der Gondel einen relativ„weichen" Turm mit einem relativ steifen Maschinenträger verbindet, der mit dem Turm verbundene Außenring des Lagers den turmweichen Bewegungen folgen , wobei der I nnenring dann jedoch regelmäßig nach innen wegkippt. Dadurch kann es zu einer Klaffung an der Schraubenverbin- dung des I nnenrings kommen .
Um diese Klaffung zu reduzieren, ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Schraubenvorspannung und/oder die Anzahl der Schrauben zu erhöhen, um durch die dadurch erreichte zusätzliche Klemmkraft der Klaffung entgegenzuwirken. Eine Erhöhung der Schraubenanzahl oder der Schraubenvorspannung erhöht den Montageaufwand, was sich nachteilig auf die Kosten auswirkt. Außerdem ist die Wirkung einer erhöhten Schraubenanzahl oder Schraubenvorspannung nur begrenzt, sodass das Problem der Klaffung häufig nur unzureichend reduziert werden kann .
Aus der US 2014/0377039 A1 ist ein Versteifungsring für ein Großwälzlagers bekannt, mit dem der I nnenring des Lagers ausgesteift werden soll. Der Versteifungsring wird dabei über die Schrauben , mit denen der I nnenring an einer Rotorblattwurzel befestigt wird, mit fixiert. Um den I nnenring versteifen zu können , ist es dabei zwingend erforderlich, dass der Versteifungsring - auch wenn er aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein sollte - in sich geschlossen ist. Nur so können angesichts der Befestigung des Versteifungsringes die darauf einwirkenden Kräfte aufgenommen werden und die gewünschte Versteifung des Innenrings tritt tatsächlich ein .
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist die für das Erreichen der gewünschten Versteifung erforderliche aufwendige Formgebung des Versteifungsrings bzw. von dessen Segmenten mit zwei parallel verlaufenden, jedoch nicht identisch ausgeformten Horizontalstegen , die über einen Vertikalsteg miteinander verbunden werden müssen. Da die Steifigkeit nur erhöht werden kann, wenn der Verstärkungsring möglichst großflächig über den gesamten Umfang an dem I nnenring des Großwälzlagers anliegt, müssen die einzelnen Segmente weiterhin genau geformt sein oder es müssen geeignete Ausgleichsbereiche zum Ausgleich von Herstellungstoleranzen geschaffen werden. Im Ergebnis ist der Verstärkungsring gemäß US 2014/0377039 A1 kostenintensiv. Darüber hinaus muss für den Versteifungsring und dessen Montage ausreichend dedizierter Bauraum in der Windenergieanlage zur Verfügung stehen , was nicht immer gegeben ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Windenergieanlage mit einem Großwälzlager sowie ein Verfahren zur Montage eines Großwälzlagers in Windenergieanlagen zu schaffen , bei denen die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht mehr oder nur noch in vermindertem Umfang auftreten .
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Windenergieanlage mit einem Großwälzlager gemäß dem Hauptanspruch , sowie ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 0. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Demnach betrifft die Erfindung eine Windenergieanlage umfassend ein Großwälzlager mit Lochkreisen an dem Außen- und I nnenring zur Befestigung des Großwälzlagers an zwei zueinander drehbaren Komponenten der Windenergieanlage, sodass jeweils eine Komponente der Windenergieanlage an einer axialen Fläche des Außen- oder des I nnenrings anliegt, wobei an wenigstens einer mit dem Außen- oder I nnenring des Großwälzlagers verbundenen ersten Komponente der Windenergieanlage eine Abstützvorrichtung vorgesehen ist, die den mit der ersten Komponente verbundenen Außen- oder I nnenring des Großwälzlagers in radialer Richtung wenigstens abschnittsweise abstützt, um belastungsabhängige Deformationen des Großwälzlagers zu reduzieren .
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Großwälzlagers einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage, mit den Schritten :
Befestigung des Großwälzlagers an der für die Abstützvorrichtung vorgesehenen ersten Komponente der Windenergieanlage;
Montage der Abstützvorrichtung oder der Abstützsegmente der Abstützvorrichtung an der ersten Komponente der Windenergieanlage, sodass ein Spalt mit vorgegebener Breite zwischen Außen- oder I nnenring des Großwälzlagers und der Abstützvorrichtung besteht; und
Befestigung des Großwälzlagers an der zweiten Komponente der Windenergieanlage.
Ausgehend von einer Windenergieanlage, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, hat die Erfindung erkannt, dass die Abstützung des Außen- oder I nnenrings eines Großwälzlagers (je nachdem , wo Deformation, bspw. in Form von Klaffung zwischen Außen- oder I nnenring und der ersten Komponente der Windenergieanlage, zu erwarten ist) durch eine Abstützvorrichtung, die nicht an dem Großwälzlager selbst, sondern vielmehr an einer damit verbunden Komponente der Windenergieanlage befestigt ist, vorteilhaft ist. I ndem die Abstützvorrichtung an einer grundsätzlich als steif angenommenen Komponente der Windenergieanlage befestigt ist, muss die Abstützvorrichtung regelmäßig lediglich für einen , in der Regel radialen Kraftfluss von dem I nnen- bzw. Außenring zur fraglichen Komponente ausgebildet sein. I nsbesondere auf die Form eines geschlossenen Rings, wie sie im Stand der Technik zwingend erforderlich ist, kann dabei verzichtet werden . Es kann vielmehr auch ausreichend sein , wenn die Abstützvorrichtung abschnittsweise an dem I nnen- oder Außenring des Großwälzlagers anliegt, um dieses zu stützen. „Abschnittsweise" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Abstützvorrichtung über den gesamten Umfang des I nnen- oder Außenrings verteilt in mehreren Abschnitten an dem I nnenoder Außenring anliegt, um diesen zu stützen, während die Abstützvorrichtung in den Bereichen dazwischen nicht an dem I nnen- oder Außenring anliegen muss. Die Abstützvorrichtung kann insbesondere mehrere Abstützsegmente umfassen , die jeweils einen Abstützabschnitt bilden .
Unter anderem auch dadurch kann die Abstützvorrichtung bei der erfindungsgemäßen Windenergieanlage in der Regel so gestaltet werden , dass sie keinen oder nur einen sehr geringen eigenen Bauraum benötigt. Da eine durchgehende Struktur der Abstützvorrichtung bei der erfindungsgemäßen Windenergieanlage nicht erforderlich ist, kann die Abstützvorrichtung auch in andere Bauteile der Windenergieanlage integriert sein oder derart ausgestaltet sein , dass sie Aussparungen für anderen Bauteile der Windenergieanlage aufweist. Auf diese Weise lässt sich die Erfindung auch in bereits bestehenden Windenergieanlagen oder fertiggestellten Entwürfen von Windenergieanlagen verwirklichen , ohne dass umfangreiche Umbauten oder Neukonstruktionen erforderlich wären .
Es ist bevorzugt, wenn die Abstützvorrichtung den I nnenring des Großwälzlagers abstützt. I nsbesondere ist bevorzugt, wenn das Großwälzlager das Azimutlager der Windenergieanlage ist, wobei der Außenring mit dem Turm der Windenergieanlage und der I nnenring mit der Gondel der Windenergieanlage, vorzugsweise mit dem Maschinenträger der Gondel, verbunden ist. Bei einem solchen Großwälzlager besteht insbesondere bei dem I nnenring die Gefahr, dass die belastungsabhängige Deformation als Wegkippen bzw. Klaffung der Schraubenverbindung, mit welcher der I nnenring mit der Gondel bzw. deren Maschinenträger verbunden ist, auftritt. Gleichzeitig ist durch die erforderlichen Bremsen sowie dem Azimutantrieb der Bauraum für die Abstützvorrichtung begrenzt, sodass Versteifungsringe, wie aus dem Stand der Technik bekannt, nicht oder nur sehr schwierig zur Anwendung kommen können .
I m Bereich der Azimutverstellung kann am Turm eine koaxial mit dem Großwälzlager angeordnete ringförmige Bremsscheibe vorgesehen sein, in von einer Vielzahl von an der Gondel über den Umfang verteilt angeordneten, radial nach außen offene Bremssättel umgriffen wird. Dabei ist bevorzugt, wenn der eine Arm wenigstens eines Teils der Bremssättel derart ausgeführt ist, dass er in einem abstützenden Kontakt mit dem I nnenring des Großwälzlagers ist. Bei dieser Ausführungsvariante wird also die erfindungsgemäß vorgesehene Abstützvorrichtung wenigstens teilweise durch einen Teil der Bremssättel bzw. deren jeweils einen Arm gebildet, die als Abstützsegmente der Abstützvorrichtung angesehen werden können . Bei einer großen Anzahl entsprechend ausgeführter Bremssättel kann auf ein zusätzliches strukturelles Bauteil für die Abstützvorrichtung verzichtet werden .
Alternativ oder zusätzlich kann die die Abstützvorrichtung ein oder mehrere über den Umfang verteilte Abstützbleche als Abstützsegmente umfassen , welche zur AbStützung mit dem Außen- oder I nnenring des Großwälzlagers anliegend sind. Entsprechende Abstützbleche sind kostengünstig herzustellen und lassen sich einfach montieren . Ist eine Bremsvorrichtung wie beschrieben vorgesehen kann das oder die Abstützbleche vorzugsweise zwischen jeweils wenigstens einem Bremssattel und der Komponente der Windenergieanlage, an dem die Bremssättel befestigt sind - also bspw. dem Maschinenträger - angeordnet sein. I n diesem Fall sind für die Abstützbleche häufig noch nicht einmal separate Befestigungselemente, wie bspw. Schrauben , erforderlich. Vielmehr kann wenigstens ein Abstützblech derart gegenüber einem Bremssattels angeordnet sein , dass es durch die Befestigungsmittel dieses Bremssattels wenigstens teilweise mit fixiert wird . Das Abstützblech weist bevorzugt eine Dicke von 6-14 mm , weiter vorzugsweise von 8-12 mm, weiter vorzugsweise von 10 mm auf. Es kann bspw. aus Stahl gefertigt sein .
Alternativ oder zusätzlich kann die Abstützvorrichtung ein oder mehrere über den Umfang verteilte Druckschrauben als Abstützsegmente an der mit dem Außen- oder I nnenring des Großwälzlagers verbundenen Komponente umfassen , die zur AbStützung in Kontakt mit dem Außen- oder I nnenring bringbar sind. Entsprechende Druckschrauben sind in einer Gewindebohrung in der mit dem I nnen- oder Außenring verbundenen Komponente der Windenergieanlage geführt und werden soweit aus der Gewindebohrung herausgedreht, dass sie an dem Außen- oder I nnenring des Großwälzlagers anliegen .
Es ist bevorzugt, wenn der Abstand von der axialen Fläche, an der die Komponente anliegt, und dem Bereich, in dem die Abstützvorrichtung an dem Außen- oder I nnenring angreift, größer oder gleich dem Abstand zwischen diesem Bereich und der anderen axialen Fläche ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Abstützvorrichtung einem Wegkippen des Außen- oder I nnenrings in radialer Richtung gegenüber der jeweiligen axialen Verbindungsfläche besonders gut entgegenwirken kann .
Es ist bevorzugt, wenn die Abstützvorrichtung wenigstens zwei, vorzugsweise mehr als zehn getrennt voneinander montierbare und vorzugsweise individuell justierbare Abstützsegmente aufweist. Die einzelnen Abstützsegmente müssen dabei nicht zwingend gleich ausgestaltet sein. Vielmehr ist beispielsweise auch möglich, dass ein Teil der Abstützsegmente durch die Arme von Bremssätteln , ein anderer Teil durch Abstützbleche und/oder wiederum ein anderer Teil durch Druckschrauben gebildet ist. Ein Abstützsegment gilt dann als justierbar im Sinne der Erfindung, wenn der radiale Abstand zum Außen- oder I nnenring einstellbar ist. Die Justierbarkeit der Abstützsegmente ist bei Druckschrauben unmittelbar gewährleistet. Bei Bremssätteln und Abstützblechen kann die Justierbarkeit bspw. durch das Vorsehen von Langlöchern erreicht werden, durch welche die Befestigungselemente, wie bspw. Schrauben , geführt werden , um einen Bremssattel oder ein Abstützblech an einer Komponente der Windenergieanlage zu befestigen . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Abstützvorrichtung bzw. Abstützsegmente montiert, wenn das Großwälzlager nur an der ersten Komponente - also der Komponente an der auch die Abstützvorrichtung befestigt wird - befestigt ist. Das Großwälzlager ist also im Zeitpunkt der Montage der Abstützvorrichtung lastfrei. Die Abstützvorrichtung bzw. die Abstützsegmente werden derart gegenüber dem Innen- oder Außenring des Großwälzlagers montiert, dass zwischen diesen und der Abstützvorrichtung ein Spalt mit vorgegebener Breite besteht. Nach der abschließenden Befestigung des Großwälzlagers auch an der zweiten Komponente der Windenergieanlage wird das Großwälzlager belastet, wodurch der Spalt geschlossen wird und die Abstützvorrichtung an dem Innen- oder Außenring des Großwälzlagers anliegt. Die Breite des Spalts kann entsprechend gewählt werden.
Die Montage im lastfreien Zustand mit Spalt bietet den Vorteil, dass im belasteten Zustand keine ungewollten Kräfte von der Abstützvorrichtung auf das Großwälzlager einwirken. Dabei lässt sich die Spaltbreite während der Montage gut und einfach überprüfen, bspw. mit einer Fühlerlehre. Ist die Abstützvorrichtung bzw. ein Abstützsegment justierbar, kann der Spalt auch exakt eingestellt werden, ggf. wieder mit Hilfe einer Fühlerlehre.
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage;
Figur 2: eine schematische Schnittdarstellung des Azimutlagers der Windenergieanlage gemäß Figur 1 ;
Figur 3: eine schematische Draufsicht auf das Azimutlager der Windenergieanlage gemäß Figur 1 entlang der Schnittlinie III-III aus Figur 2; und
Figur 4: eine schematische Schnittdarstellung des Azimutlagers eines zweiten
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Windenergieanlage 1 dargestellt. Die Windenergieanlage 1 umfasst einen Rotor 2 mit mehreren Rotorblättern 3, der drehbar um die Achse 5 an einer Gondel 4 angeordnet ist. Die Rotorblätter 3 sind um die jeweiligen Achsen 6 drehbar, um den Anstellwinkel bzw. Pitch der Rotorblätter 3
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BERICHTICTES BLATT (REGEL 91) IPEA/EP einzustellen. Die Gondel 4 ist um die Achse 7 drehbar auf dem Turm 8 angeordnet, um in Azimutrichtung dem Wind nachgeführt werden zu können. In der Gondel 4 ist ein Generator (nicht dargestellt) zur Umwandlung von auf den Rotor 3 einwirkender Windenergie in elektrische Energie vorgesehen, dessen elektrische Energie über Umwandler und/oder Transformatoren in der Windenergieanlage 1 in ein elektrisches Netz eingespeist wird .
Um die Drehung der Rotorblätter 3 um die jeweiligen Achsen 6 sowie die Drehung der Gondel 6 gegenüber dem Turm 8 zu ermöglichen, ist an den mit der Bezugsziffer 9 angedeuteten Schnittstellen zwischen Rotorblatt 3 und Rotornabe bzw. zwischen Gondel 4 und Turm 8 jeweils ein Großwälzlager 10 vorgesehen.
In Figuren 2 und 3 ist das Großwälzlager 10 zwischen Gondel 4 und Turm 8 schematisch näher dargestellt. Das Großwälzlager 10 umfasst einen Außenring 1 1 und einen Innenring 12, die jeweils mit einem Lochkreis 11 ', 12' versehen sind. Über den Lochkreis 1 1 ' am Außenring 1 1 ist das Großwälzlager 10 durch Schrauben 13 mit dem Turm 8 verbunden. Durch den Lochkreis 12' des Innenrings 12 sind Schrauben 14 geführt, mit denen der Innenring 12 an der Gondel 4, genauer am Maschinenträger 4' der Gondel 4 befestigt ist. An diesem Maschinenträger 4' sind zumindest die Hauptkomponenten der Windenergieanlage 1 , die sich unmittelbar in der Gondel 4 befinden, befestigt (wie bspw. der Generator, das oder die Rotorwellenlager, evtl. ein Getriebe, ggf. ein Umrichter, etc.). Zwischen Außen- und Innenring 1 1 , 12 sind zwei parallele Laufbahnen 15 vorgesehen, die eine Relativbewegung zwischen Außen- und Innenring 1 1 , 12 und somit letztendlich eine Drehung der Gondel 4 auf dem Turm 8 um die Achse 7 ermöglicht (vgl. Figur 1 ).
Zwischen dem Turm 8 und dem Außenring 1 1 des Großwälzlagers 10 ist eine ringförmige Bremsscheibe 16 vorgesehen, die ebenfalls durch die Schrauben 13 gesichert ist. Diese Bremsscheibe wird von über den Umfang des Großwälzlagers 10 gleichmäßig verteilten, radial nach außen offenen Bremssätteln 17 umgriffen, die zur Bildung einer Azimutbremse nach dem Prinzip einer Scheibenbremse ausgebildet sind. In Figur 3 sind aufgrund der gewählten Schnittebene nur die Füße 17' der Bremssättel 17, die Bremsscheibe 16 gar nicht dargestellt.
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BERICHTICTES BLATT (REGEL 91) IPEA/EP Zwischen dem Maschinenträger 4 und jeweils zwei benachbarten Bremssätteln 17 ist jeweils ein Abstützblech 18 angeordnet und durch die Befestigung der Bremssättel 17 an dem Maschinenträger 4 (nicht dargestellt) mit fixiert. Die Abstützbleche 18 sind aus 1 0 mm dickem Stahlblech und liegen zumindest im dargestellten , durch das Gewicht der Gondel 4 belasteten Zustand des Großwälzlagers 10 abschnittsweise an dem I nnenring 12 des Großwälzlagers 1 0 an. Der I nnenring 12 wird so gegen das Wegkippen nach I nnen abgesichert. Die Abstützbleche 18 sind damit Abstützsegmente 19 einer Abstützvorrichtung 20.
Der Abstand ά von der axialen Fläche des I nnenrings 12, an der der Maschinenträger 4 anliegt, und dem Bereich, in dem das Abstützblech 18 an dem I nnenring 12 anliegt, ist dabei größer als der Abstand d2 zwischen eben diesem Bereich und der anderen axialen Fläche des I nnenrings. Dadurch kann das Abstützblech 1 8 dem Wegkippen des I nnenrings 12 besonders gut entgegenwirken .
I n Figur 4 ist das Azimutlager eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage 1 dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel gleicht dabei in weiten Teilen dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen und nachfolgend nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen wird .
Bei dem in Figur 4 gezeigten Großwälzlager 1 0 zwischen Gondel 4 und Turm 8 wird auf gesonderte Abstützbleche 1 8 als Abstützsegmente 19 einer Abstützvorrichtung 20 (vgl . Figuren 2 und 3) verzichtet. Vielmehr ist der obere Arm 1 7" der Bremssättel 1 7 derart gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel verlängert, dass sie am I nnenring 12 des Großwälzlagers 1 0 anliegen und dieses stützen. I ndem sämtliche Bremssättel 17 am Großwälzlager 1 0 zwischen Gondel 4 und Turm 8 entsprechend Figur 4 ausgebildet sind , wird eine Abstützvorrichtung 20 geschaffen, die den I nnenring 12 abschnittsweises abstützt. Der Abstand ά ist dabei gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3 vergrößert.
Sowohl die Abstützbleche 18 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figuren 1 bis 3 als auch die Bremssättel 17 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 4 werden montiert, nachdem das Großwälzlager 1 0 zwar bereits an dem Maschinen- träger 4' der Gondel 4, jedoch bevor es auch am Turm 8 befestigt wird. Die Montage der Abstützvorrichtung 20 erfolgt also in einem Zustand , in dem das Großwälzlager 1 0 unbelastet ist. Um sicherzustellen , dass im belasteten Zustand - also nachdem die Gondel 4 auf den Turm 8 aufgesetzt ist - unerwünschte und/oder ungleichmäßige Spannungen auftreten, werden die Abstützsegmente 1 9 - also die Abstützbleche 1 8 oder die Bremssättel 1 7 - derart montiert, dass ein Spalt mit vorgegebener Breite zwischen ihnen und dem I nnenring 12 besteht. Der Spalt kann bei der Montage bspw. mit Hilfe einer Fühlerlehre überprüft werden und schließt sich im belasteten Zustand des Großwälzlagers 10.

Claims

Patentansprüche
Windenergieanlage (1 ) umfassend ein Großwälzlager (1 0) mit Lochkreisen (1 1 ', 12') an dem Außen- und I nnenring (1 1 , 12) zur Befestigung des Großwälzlagers (10) an zwei zueinander drehbaren Komponenten (4, 8) der Windenergieanlage (1 ), sodass jeweils eine Komponente (8, 4) der Windenergieanlage an einer axialen Fläche des Außen- oder des I nnenrings (1 1 , 12) anliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
an wenigstens einer mit dem Außen- oder I nnenring (1 1 , 12) des Großwälzlagers (1 0) verbundenen ersten Komponente (4) der Windenergieanlage (1 ) eine Abstützvorrichtung (20) vorgesehen ist, die den mit der ersten Komponente (4) verbundenen Außen- oder I nnenring (1 1 , 12) des Großwälzlagers (1 0) in radialer Richtung wenigstens abschnittsweise abstützt, um belastungsabhängige Deformationen des Großwälzlagers (10) zu reduzieren .
Windenergieanlage nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützvorrichtung (20) den I nnenring (12) des Großwälzlagers (1 0) abstützt.
Windenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Großwälzlager (1 0) das Azimutlager der Windenergieanlage (1 ) ist, wobei der Außenring (1 1 ) mit dem Turm (8) der Windenergieanlage (1 ) und der I nnenring (12) mit der Gondel (4) der Windenergieanlage (1 ), vorzugsweise mit dem Maschinenträger (4') der Gondel (4), verbunden ist.
Windenergieanlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Turm (8) eine koaxial mit dem Großwälzlager (1 0) angeordnete ringförmige Bremsscheibe (1 6) vorgesehen ist, die von einer Vielzahl von an der Gondel (4) über den Umfang verteilt angeordneten , radial nach außen offene Bremssättel (17) mit zwei Armen (1 7") umgriffen wird, wobei der eine Arm (1 7") wenigstens eines Teils der Bremssättel (1 7) derart ausgeführt ist, dass er in einem abstützenden Kontakt mit dem Innenring (12) des Großwälzlagers (1 0) und somit Teil der Abstützvorrichtung (20) ist.
Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützvorrichtung (20) ein oder mehrere Abstützbleche (1 8) umfasst, welche über den Umfang verteilt zur Abstützung mit dem Außen- oder I nnenring (1 1 , 12) des Großwälzlagers (1 0) anliegend sind , wobei das oder die Abstützbleche (1 8) vorzugsweise zwischen jeweils wenigstens einem Bremssattel (1 7) und der Komponente (4, 4'), an dem die Bremssättel (1 7) befestigt sind, angeordnet ist.
Windenergieanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Abstützblech (18) eine Dicke von 6-14 mm, vorzugsweise von 8-12 mm, weiter vorzugsweise von 10 mm aufweist und/oder wenigstens ein Abstützblech (1 8) derart gegenüber einem Bremssattels (1 7) angeordnet ist, dass es durch die Befestigungsmittel dieses Bremssattels (1 7) mit fixiert wird .
Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützvorrichtung (20) über den Umfang verteilt Druckschrauben an der mit dem Außen- oder I nnenring (1 1 , 12) verbundenen Komponente (4, 8) umfasst, die zur Abstützung in Kontakt mit dem Außen- oder I nnenring (1 1 , 12) bringbar sind .
Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand (c^) von der axialen Fläche des Außen- oder I nnenrings (1 1 , 12), an der die Komponente (4, 8) anliegt, und dem Bereich, in dem die Abstützvorrichtung (1 7", 20) an dem Außen- oder I nnenring (1 1 , 12) angreift, größer oder gleich dem Abstand (d2 ) zwischen diesem Bereich und der gegenüber- liegenden axialen Fläche des Außen- oder I nnenrings (1 1 , 12) ist.
Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützvorrichtung (20) wenigstens zwei, vorzugsweise mehr als zehn getrennt voneinander montierbare und vorzugsweise individuell justierbare Abstützsegmente (19) aufweist.
Verfahren zur Montage eines Großwälzlagers (1 0) einer Windenergieanlage (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: a) Befestigung des Großwälzlagers (10) an der für die Abstützvorrichtung (20) vorgesehenen ersten Komponente (4, 4') der Windenergieanlage (1 ); b) Montage der Abstützvorrichtung (20) oder der Abstützsegmente (1 9) der Abstützvorrichtung (20) an der ersten Komponente (4, 4') der Windenergieanlage (1 ), sodass ein Spalt mit vorgegebener Breite zwischen Außenoder I nnenring (1 1 , 12) des Großwälzlagers (1 0) und der Abstützvorrichtung (20) besteht; und c) Befestigung des Großwälzlagers (1 0) an der zweiten Komponente (8) der Windenergieanlage (1 ).
Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
Schritt (b) die Justierung der Abstützvorrichtung (20) oder Abstützsegmente (1 9) und/oder das Überprüfen der Spaltbreite mit einer Fühlerlehre umfasst.
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