BE1028243B1 - Rotorlager für eine Windenergieanlage und Windenergieanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorlager für eine Windenergieanlage (100) mit einem Innenring (2) und einem Außenring (3), die relativ zueinander verdrehbar sind und einen Lagerinnenraum (4) begrenzen, in dem mindestens eine Reihe von zwischen den Lagerringen abrollbaren Wälzkörpern (5) angeordnet ist, und mit einem Abfluss (6) zur Abführung von aus dem Lagerinnenraum (4) austretendem Schmieröl, wobei der Lagerinnenraum (4) zu dem Abfluss (6) hin offen ausgebildet ist, so dass Schmieröl aus dem Lagerinnenraum (4) drucklos über den Abfluss (6) abführbar ist, sowie eine Windenergieanlage mit einem solchen Rotorlager (1).

Description

-1- BE2020/5280 Rotorlager für eine Windenergieanlage und Windenergieanlage Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Rotorlager für eine Windenergieanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Windenergieanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Rotorlager von Windenergieanlagen dienen dazu, die Kräfte und Momente der drehenden Rotornabe in den Turm und in das Fundament der Windenergieanlage abzuleiten und gleich- zeitig eine Drehmomentübertragung in den Antriebsstrang zum Generator hin zu ermögli- chen. Das Rotorlager kann dabei als ein Momentenlager oder als mehrere verteilte Lager — beispielsweise als angestellte Kegelrollenlager oder Fest-Los-Lager — ausgebildet sein. Als Rotorlager werden meist Wälzlager mit zumindest einem Innenring und einem Außenring eingesetzt, die eine Rotation des Rotors gegenüber der Gondel ermöglichen, indem eines dieser Bauteile mit dem Außenring und das andere mit dem Innenring kraftschlüssig verbun- den ist. Fett-, ôl- oder anderweitig geschmierte Wälzkörper zwischen Innen- und Außenring ermöglichen die Rotationsbewegung.

Aufgrund der hohen von der Rotornabe zu übertragenden Kräfte und Momente ist es bei den vorgenannten Lagerungen konstruktionsbedingt vorteilhaft, wenn der Außenring mit der dre- henden Rotornabe verbunden ist und der feststehende Innenring mit dem Maschinenhaus — der Gondel — verbunden ist. Derartige Lagerungen werden in der Regel als fettgeschmierte Rotorlager ausgeführt, da fettgeschmierte Lager weniger zu Leckage neigen sowie einen ge- ringeren Wartungsaufwand erfordern. Für Ölschmierungen konnte gerade bei außenlaufen- den Rotorlagern, bislang keine zufriedenstellende Abdichtung erzielt werden. Vorteile einer Ölschmierung bestehen zum einen darin, dass das Öl bei einer Umlaufschmierung gefiltert werden kann, so dass Überrollungen von im Schmierstoff befindlichen Partikeln reduziert werden, und zum anderen in der Möglichkeit einer aktiven Temperierung des Öls, so dass die Temperatur des Lagers besser eingestellt und gegebenenfalls auf andere, zusätzliche Kühl-/Heizsysteme verzichtet werden kann.

Aus DE 10 2017 107 553 A1 zur Lagerung des Rotors einer Windenergieanlage ein Kegel- rollenlager mit einem Innenring, einem Außenring und zwei Reihen von Kegelrollen, die in

Lo. BE2020/5280 einer O-Anordnung zwischen dem Innenring und dem AuBenring angeordnet sind, bekannt. Der Spalt zwischen Innenring und AuBenring ist zumindest an einer Seite des Kegelrollenla- gers durch eine Dichtungsanordnung abgedichtet, die eine drehfest an den Innenring ange- schlossene Hauptdichtung sowie einen an den AuBenring drehfest angeschlossenen Dich- tungslaufring umfasst, wobei der Dichtungslaufring eine Dichtungslauffläche für die Haupt- dichtung bildet. Ferner trägt der Klemmring, mit dem die Hauptdichtung gehalten ist eine Staubschutzdichtung, welche die Hauptdichtung vor Verschmutzungen von außen schützt. Nachteilig an einer solchen Dichtungsanordnung ist, dass sich bei einer Olschmierung des Lagers und insbesondere unter Belastung mit einer stehenden Olsäule, ein Olaustritt durch beide Dichtungen hindurch nicht sicher vermeiden lässt.

Zur Verbesserung der Dichtigkeit wurde in WO 2012/136632 A1 ein ölgeschmiertes Wälzla- ger zur Lagerung des Rotors einer Windkraftanlage vorgeschlagen, das eine Wellendich- tung, die einen Wälzkörper aufnehmenden Lagerinnenraum von einer Lageraußenseite trennt, und eine Klemmanordnung zur axialen Fixierung der Wellendichtung aufweist, die ei- nen Abfluss für Öl aufweist. Dadurch kann durch die Wellendichtung hindurchgetretenes Schmieröl abgeführt werden, bevor es durch die ebenfalls vorgesehenen Staubschutzdich- tungen nach Außen tritt. Nachteilig ist jedoch, dass bei dem Lager die Füllhöhe des Schmier- öls im Lager aufwendig eingestellt werden muss, um insbesondere eine Überspeisung des Lagers mit Schmieröl, welche zu verschlechterten Laufeigenschaften und einer erhöhten Menge an Leckageöl führt, zu vermeiden.

Offenbarung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Rotorlager für eine Windenergieanlage und eine Windenergieanlage mit einem Rotorlager anzugeben, bei denen die Abdichtung eines ôlge- schmierten Lagerinnenraums verbessert und zugleich die dauerhafte Versorgung des Lage- rinnenraums mit einer festgelegten Schmierölmenge vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rotorlager für eine Windenergieanlage mit den Merk- malen des Anspruchs 1 und eine Windenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Hierdurch wird ein Rotorlager für eine Windenergieanlage geschaffen mit einem Innenring und einem Außenring, die relativ zueinander verdrehbar sind und einen Lagerinnenraum be- grenzen, in dem mindestens eine Reihe von zwischen den Lagerringen abrollbaren Wälz-

23. BE2020/5280 körpern angeordnet ist, und mit einem Abfluss zur Abführung von aus dem Lagerinnenraum austretendem Schmieröl. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Lagerinnenraum zu dem Abfluss hin offen ausgebildet ist, so dass SchmierÖöl aus dem Lagerinnenraum drucklos über den Abfluss abführbar ist. Die offene Ausbildung des Lagerinnenraums hin zu einem Abfluss sorgt dafür, dass eine Überspeisung des Rotorlagers mit Schmierôl auch bei Ausfall von Überwachungseinrichtungen praktisch ausgeschlossen wird. Überschüssiges Schmierôl wird drucklos über den Überlauf und den Abfluss aus dem Lagerinnenraum abgeführt. Gleichzeitig ist durch die offene Bauweise eine Belüftung des Rotorlagers sichergestellt.

Vorzugsweise ist der Lagerinnenraum mit dem Abfluss über mindestens einen an dem Au- Benring drehfest angeschlossenen Uberlauf fluidisch verbunden, der in Einbaulage des Ro- torlagers eine Füllhôhe mindestens eines im Lagerinnenraum ausgebildeten Ölsumpfes fest- legt. Die geodätische Hôhe des Überlaufs legt in Einbaulage des Rotorlagers eine maximale Füllhöhe mindestens eines im Lagerinnenraum ausgebildeten Ölsumpfes fest. Hierdurch wird ein sicherer Betrieb und eine hohe Dichtigkeit des Rotorlagers unabhängig von der zu- geführten Schmierälmenge und in allen Betriebszuständen — wie beispielsweise nicht ausge- glichenen Zuständen — erreicht, ohne dass eine spezielle Mess- oder Regeleinrichtung für das Olsystem benôtigt wird.

Die Verwendung eines Überlaufs zum Abfluss hin, hat den zusätzlichen Vorteil, dass ein Öl- sumpf ausgebildet wird, ohne dass sich Schmieröl an einer Dichtung aufstaut. Der Olsumpf verleiht dem ôlgeschmierten Rotorlager vorteilhafte Notlaufeigenschaften im Falle eines Aus- falls der Schmiermittelversorgung. Die Dichtungen in dem erfindungsgemäBen Rotorlager werden somit nur durch Spritzôl und nicht durch eine stehende Olsäule belastet, wodurch die Dichtigkeit des Lagers verbessert ist.

Bevorzugt ist an den Abfluss eine Olaufbereitungseinheit und ein Tank angeschlossen, aus dem das Schmieröl über eine Pumpe wieder dem Lagerinnenraum zugeführt werden kann. Die Olaufbereitungseinheit umfasst vorzugsweise einen Filter und/oder eine Temperierungs- — vorrichtung zur aktiven Temperierung des Lagerinnenraums. Auf diese Weise kann das Schmierôl gefiltert und Überrollungen von Partikeln vermieden werden. Weiterhin kann bei- spielsweise über eine aktive Olkühlung die Temperatur des Lagers besser eingestellt und gegebenenfalls auf andere, beispielsweise wasser- oder luftbasierte, Kühlsysteme verzichtet

„4- BE2020/5280 werden. Auch eine Ölheizung für den Anlauf der Windenergieanlage bei niedrigen Umge- bungstemperaturen ist denkbar. Ferner ist ein Condition Monitoring, beispielsweise durch Überwachung der Temperatur und Partikel — auch remote — möglich.

In bevorzugten Ausführungsformen ist das Rotorlager als doppelreihiges Kegelrollenlager o- der als Axial-Radial-Rollenlager ausgebildet. Dabei ist einer der Lagerringe als sogenannter Nasenring ausgebildet, der von einem mehrteilig ausgebildeten zweiten Lagerring teilweise umgriffen wird unter Einschluss mehrerer Wälzkörperreihen zwischen den Lagerringen. Diese Lagerbauformen erlauben in hohem Maße die Aufnahme von radialen und axialen Kräften sowie von Kippmomenten, wie sie an Rotorlagern von Windenergieanlagen auftre- ten. Bevorzugt kann der Außenring des Rotorlagers als Nasenring ausgebildet sein, an dem min- destens zwei Laufbahnen für zwischen den Lagerringen abrollbare Wälzkörperreihen ausge- bildet sind und an dem beidseitig jeweils ein Ölfangring drehfest angeschlossen ist. Die Öl- fangringe können sich für die Ausbildung jeweils eines Ölsumpfes randseitig über radial äu- Bere Ränder der Laufbahnen hinaus in radialer Richtung nach innen erstrecken. Die Ölfang- ringe können einstückig mit dem Außenring ausgebildet, oder als einer oder mehrere Zusatz- ringe an diesem fixiert sein. Die Ölfangringe verbreitern vorzugsweise den Außenring und stellen eine wannenförmige Aufnahme für Schmieröl bereit. Dazu weisen die Ölfangringe be- vorzugt einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden Abschnitt und einen sich im Wesent- lichen radial erstreckenden, randseitigen Abschnitt auf. Durch die randseitige Erstreckung der Ölfangringe radial nach innen wird ein Rückstau von Schmieröl bis in den Bereich der Laufbahnen erzielt. Die Wälzkörper tauchen so bei jedem Umlauf in den Ölsumpf zumindest teilweise ein und verteilen das Schmieröl beim weiteren Umlauf im Lagerinnenraum. Die Ölschmierung und Rückführung des Öls erfolgen demnach erfindungsgemäß so, dass auch bei Ausfall der Energieversorgung bzw. der Pumpen keine Leckage aus dem Lager austritt, die Rückführung überschüssigen Öls, beispielsweise in einen Tank, weiterhin erfolgt und der Weiterbetrieb des Lagers zumindest für einen begrenzten Zeitraum möglich ist.

Vorzugsweise bildet zumindest einer der Ölfangringe den mindestens einen Überlauf. Das Schmieröl wird dann an der Innenseite des Ölfangrings im Ölsumpf aufgestaut und läuft an dessen Außenseite zum Abfluss hin ab.

-5- BE2020/5280 Besonders bevorzugt sind die beiden Ölsümpfe über mindestens einen den Außenring durchquerenden Kanal miteinander verbunden. Ein solcher Kanal erlaubt den Austausch von Schmieröl zwischen den beiden Ölsümpfen. Bei einer Einbausituation des Lagers mit ste- hendem Außenring kann bereits ein den Außenring durchquerender Kanal ausreichen um einen Ausgleich der Füllhôhen beider Ölsümpfe im Betrieb zu schaffen.

Bei einer Auslegung des Rotorlagers als Außenläufer ist bevorzugt eine Mehrzahl von den Außenring durchquerenden Kanälen zur Verbindung der beiden Ölsümpfe über den Umfang des Außenrings verteilt angeordnet. Beim Umlauf des Außenrings tauchen die Kanäle nach- einander in den Bereich der Ölsümpfe ein. Jeder Kanal verbindet für die Dauer des Eintau- chens die beiden Ölsümpfe miteinander zum Ausgleich von deren Füllhôhen. Nach dem Ver- lassen der Ölsümpfe leeren sich die Kanäle wieder, bevorzugt in Richtung ihres tieferliegen- den Endes.

Rotorlager können mit einer Neigung zur Horizontalen eingebaut werden, um die Rotorblätter bei ihrem Umlauf weiter von dem Turm der Windenergieanlage zu entfernen und Berührun- gen zwischen Blatt und Turm auch bei hohen Belastungen auszuschlieBen. Diese Neigung der Rotorlagerachse kann vorteilhaft genutzt werden, um das Öl zur Generatorseite hin zu fördern und dort abzuführen.

Die Ölzuführung erfolgt bei einer Auslegung des Rotorlagers als AuBenläufer bevorzugt mit- tels in den stehenden Innenring eingebrachter Bohrungen oder Düsen.

Die Verbindung der Ölsümpfe beidseits des Rotorlagers erlaubt Bauformen des Rotorlagers, die nur generatorseitige Schmierôl- und beidseitige Drainageanschlüsse besitzt. Dadurch kann auf einen Großteil der Leitungsführungen und Pumpen von der Nabenseite/Rotorseite verzichtet werden. Die Risiken möglicher Leckagen, Pumpenausfälle und Reparaturen wer- den reduziert. Besonders vorteilhaft ist eine Lösung, die nur generatorseitige Schmierôl- und Drainageanschlüsse besitzt, wodurch vollständig auf Leitungsführungen und Pumpen auf der Nabenseite verzichtet werden kann.

In bevorzugten Ausführungsformen weist das Rotorlager nur einseitig einen Überlauf auf und der Lagerinnenraum ist auf der anderen Seite des Rotorlagers mittels mindestens einer Dich- tung geschlossen. Durch die Verbindung der beiden Olsümpfe mittels mindestens eines Ka- nals kann ein Ausgleich von deren Füllhöhen erreicht werden. Ein einseitiger Überlauf kann

-6- BE2020/5280 somit genügen, um eine gemeinsame Füllhöhe für beide Ölsümpfe festzulegen. So kann eine stehende Ölsäule an der Dichtung des Lagerinnenraum auch auf der Seite vermieden werden, an der kein Überlauf vorgesehen ist.

Bevorzugt ist die Dichtung in Einbaulage des Rotorlagers oberhalb der durch den Überlauf festgelegten Füllhöhe der miteinander verbundenen Ölsümpfe angeordnet. Der Lauf der Dichtung wird für gewöhnlich durch Spritzöl ausreichend geschmiert. Eine solchermaßen be- lastungsfreie Dichtung weist eine hohe Dichtigkeit auf, so dass Leckagen nur in sehr gerin- gem Umfang zu erwarten sind. Die Dichtung wird vorzugsweise auf der Rotorseite des La- gers eingesetzt, da die Anschlüsse für die Ölabführung vorzugsweise auf der Generatorseite angebracht werden. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist durch eine durch die Neigung des Antriebsstrangs bedingte Vorzugsrichtung des Ölflusses zum Generator hin gegeben. Denkbar ist aber auch, dass einer der Überläufe mit dem Abfluss über mindestens einen den Außenring durchquerenden Kanal verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich insbesondere ein Rotorlager realisieren, bei dem beidseitig ein Überlauf, aber nur einseitig ein Abfluss vor- gesehen ist. Über einen beispielsweise rotorseitigen Überlauf ausgetretenes Schmieröl kann so durch den Kanal im Außenring zu einem Abfluss auf der Seite der Gondel zurückgeführt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Innenring ein Ringaufsatz befestigt, der den den Überlauf bildenden Ölfangring in radialer Richtung umgreift und den Abfluss enthält, wobei der Ringaufsatz gegenüber dem Ölfangring abgedichtet ist. Diese Ausführungsform ist für Rotorlager bevorzugt, die als Außenläufer ausgelegt sind. Der Abfluss wird so über den Ringaufsatz ortsfest an dem stehenden Innenring befestigt.

Vorzugsweise ist der Innenring gegenüber dem Außenring beidseits des Lagers direkt oder indirekt durch jeweils ein Dichtungssystem abgedichtet, das mindestens zwei Dichtungen umfasst, zwischen denen jeweils eine Drainagekammer zum Sammeln von Leckageöl aus- gebildet ist. Durch die Ausbildung eines mehrstufigen Dichtungssystems auf beiden Seiten des Lagers wird die im Betrieb aus dem Lager austretende Menge an Schmieröl weiter redu- ziert.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Drainagekammern beidseits des Rotorlagers über mindestens einen den Außenring durchquerenden Kanal miteinander verbunden sind. Auf

„7- BE2020/5280 diese Weise kann das beidseits des Lagers ausgetretene Leckageöl einseitig abgeführt wer- den. Die dadurch ermöglichte kontinuierliche Leerung beider Drainagekammern im Betrieb verringert die Belastung der jeweils zweiten Dichtung. Die Dichtigkeit des Lagers wird somit erhöht und die Wartungsintervalle verlängert.

Alternativ oder zusätzlich können die Drainagekammern in einem unteren Umfangsbereich mit einem Ölsammelbehälter ausgestattet sein, der das anfallende Leckage-Öl auffängt. Auf- grund der geringfügigen verbleibenden Leckagemengen, sind bereits kleine Sammelbehälter geeignet die Leckage über einen langen Zeitraum aufzufangen und zwischenzuspeichern.

Die Ölsammelbehälter können entweder bei regulären Wartungsarbeiten manuell oder bei- spielsweise über füllstandsgeregelte Pumpen geleert und das Lager mit einer entsprechen- den Menge Öl nachgeschmiert werden. 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 Ro- tor über das zuvor beschriebene Rotorlager an der Gondel gelagert ist. Der Rotor ist dabei bevorzugt mit dem Außenring und die Gondel mit dem Innenring des Rotorlagers drehfest verbunden. Die Drehachse des Rotorlagers schließt gemäß einer bevorzugten Ausführungs- form mit der Horizontalen einen Winkel im Bereich von 2° bis 10° ein, was den Durchfluss von Schmieröl durch einen den Außenring durchquerenden Kanal fördert. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Un- teransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Kurzbeschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Windenergieanlage mit einem über ein erfindungsgemäßes Rotorlager gelagerten Rotor, Fig. 2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorlagers in einer geschnittenen Darstellung mit einem Ölüberlauf und mehreren die beidseitigen Ölsümpfe des Rotorlagers verbindenden Kanäle im Außenring,

8. BE2020/5280 Fig. 3 zeigt schematisch eine Detaildarstellung des Rotorlagers nach Fig. 2, Fig. 4 zeigt schematisch eine Detaildarstellung eines zweiten Ausführungsbei- spiels des erfindungsgemäBen Rotorlagers, bei dem sowohl die beidseiti- gen Olsümpfe als auch die beidseitigen Drainagekammern der Dichtungs- systeme miteinander mittels den AuBenring durchquerender Kanäle ver- bunden sind.

Ausführungsformen der Erfindung Inden verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In Fig. 1 ist eine Windenergieanlage 100 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Windenergie- anlage 100 umfasst einen Turm 110, eine an dem Turm 110 befestigte Gondel 120 und ei- nen an der Gondel 120 drehbar gelagerten Rotor 130. Der Rotor 130 ist über ein erfindungs- gemäßes Rotorlager 1 (vgl. Fig. 2 bis 4) an der Gondel 120 gelagert. Dabei ist bevorzugt der Rotor 130 mit dem Außenring 3 und die Gondel 120 mit dem Innenring 2 drehfest verbun- den. Der Rotor 130 umfasst eine Rotornabe 120 und mehrere an der Rotornabe 120 befes- tigte Rotorblätter 140. Die an den Rotorblättern 140 angreifenden Windkräfte und die Schwerkraft können so über die Rotornabe 120 in den Außenring 3 des Rotorlagers 1 einge- leitet und über die Wälzkörperreihen 5 auf den Innenring 2 und die Gondel 120 übertragen werden. In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorlagers 1 für eine Windenergieanlage dargestellt. Das Rotorlager 1 umfasst einen Innenring 2 und einem Au- Benring 3, die relativ zueinander verdrehbar sind und einen Lagerinnenraum 4 begrenzen. In dem Lagerinnenraum 4 sind hier beispielhaft zwei Reihen von zwischen den Lagerringen 2, 3 abrollbaren Wälzkörpern 5 angeordnet. Das Rotorlager umfasst ferner einen Abfluss 6 zur Abführung von aus dem Lagerinnenraum 4 austretendem Schmierôl. Der Lagerinnenraum 4 ist zu dem Abfluss 6 hin offen ausgebildet, so dass Schmieräl aus dem Lagerinnenraum 4 drucklos über den Abfluss 6 abführbar ist. Der Lagerinnenraum 4 ist mit dem Abfluss 6 über einen an dem AuBenring 3 drehfest angeschlossenen Überlauf 7 fluidisch verbunden. In der dargestellten Einbaulage des Rotorlagers 1 legt der Überlauf 7 eine Füllhöhe H des im La- gerinnenraum 4 ausgebildeten Ölsumpfes 8 fest.

-9- BE2020/5280 Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind als Wälzkörperreihen 5 zwei Reihen von Ke- gelrollen vorgesehen, die in einer O-Anordnung zwischen dem Innenring 2 und dem AuBen- ring 3 angeordnet sind. Der Innenring 2 ist aus zwei zueinander abgedichteten Teilringen 2.1 und 2.2 zusammengesetzt. Denkbare alternative Lagerbauformen sind beispielsweise ein Kegelrollenlager mit X-Anordnung der Rollen, symmetrische oder asymmetrische Kegelrol- lenlager, oder Axial-Radial-Rollenlager wie beispielsweise eine dreireinige Rollendrehverbin- dung. Das Rotorlager 1 ist in Fig. 2 in Einbaulage gezeigt. In der Einbaulage schließt die Dreh- achse A mit der Horizontalen einen Winkel im Bereich von 2° bis 10° ein. Hierdurch kann der Durchfluss von Schmieröl durch einen den AuBenring durchquerenden Kanal begünstigt wer- den. In Bezug auf die Windenergieanlage 100 ist die tieferliegende Seite des Rotorlagers 1 (in Fig. 2 links dargestellt) bevorzugt auf Seiten der Gondel 120 und die hôhergelegene Seite (in Fig. 2 rechts dargestellt) auf Seiten des Rotors 130 angeordnet.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der AuBenring 3 als Nasenring 9 ausgebildet, an dem zwei Laufbahnen 10 für zwischen den Lagerringen 2, 3 abrollbare Wälzkärperreihen 5 ausgebildet sind. An dem AuBenring 3 ist beidseitig jeweils ein Ölfangring 11 drehfest an- geschlossen, die sich für die Ausbildung jeweils eines Olsumpfes 8 randseitig Über radial äu- Bere Ränder 12 der Laufbahnen 10 hinaus in radialer Richtung R nach innen erstrecken. Da- bei bildet der in Fig. 2 links dargestellte Olfangring 11 den Uberlauf 7. Wie in der in Fig. 3 gezeigten Detaildarstellung des Ausführungsbeispiels gemä Fig. 2 deut- licher zu erkennen, sind die beiden Ölsümpfe 8 Über mehrere den AuBenring durchquerende Kanäle 13 verbunden. In Fig. 2 ist zu erkennen, dass diese über den Umfang des AuBen- rings 3 verteilt angeordnet sind. Nach einem halben Umlauf des AuBenrings 3 taucht der in Fig. 2 oben dargestellte Kanal 13 in die Ölsümpfe 8 ein und der in Fig. 2 unten dargestellte Kanal 13 liegt frei. Durch das Vorsehen von Ölfangnuten 20 in den Ölfangringen 11 können die Kanäle 13 in einem ausreichenden Abstand zu den gehärteten Laufbahnen 10 einge- bracht werden. Die Kanäle 13 sind vorzugsweise als Durchgangsbohrungen ausgebildet. Vorzugsweise ist die Anzahl und Verteilung der Kanäle 13 über den Umfang so gewählt, dass unabhängig von der Winkelstellung der Lagerringe 2, 3 zueinander zumindest ein Kanal

- 10 - BE2020/5280 eine Verbindung der beiden Ölsümpfe 8 bereitstellt. Bei einem Rotorlager, dass als Innenläu- fer ausgelegt ist, kann demnach bereits ein Kanal 13 ausreichend sein, um die Ölsümpfe 8 im Betrieb zum Ausgleich der Füllhöhen dauerhaft miteinander zu verbinden.

Die Kanäle 13 verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Drehachse A des Rotor- lagers 1. Alternativ können die Kanäle auch eine Richtungskomponente in Umfangsrichtung des Rotorlagers aufweisen. Durch eine in Abhängigkeit von einer Vorzugs-Umlaufrichtung des Rotorlagers gewählten Richtungskomponente der Kanäle kann eine Pumpwirkung ver- stärkt werden, da sich die Kanäle nach dem Auftauchen aus den Ölsümpfen bevorzugt in Richtung ihres tiefergelegenen Endes entleeren. Wie insbesondere in Fig. 3 erkennbar, weist das Rotorlager 1 in dem ersten Ausführungsbei- spiel nur einseitig einen Überlauf 7 auf und der Lagerinnenraum 4 ist auf der anderen Seite des Rotorlagers 1 mittels einer Dichtung 14 geschlossen. Dafür kann eine Höhendifferenz zwischen den beiden Ölfangringen 11 vorgesehen sein, die sich aus der Einbaulage des Ro- torlagers und/oder durch die konstruktive Auslegung der beiden Ölfangringe 11 ergibt. Die Dichtung 14 dient dazu, die einseitige, drucklose Ölabführung in allen, beispielsweise auch nicht ausgeglichenen, transienten Betriebszuständen oder auch nur kurzzeitig auftretenden Betriebszuständen zu gewährleisten. Hieraus ergibt sich eine unsymmetrische naben- und generatorseitige Dichtungssystemausführung, durch die gewährleistet ist, dass — bis auf ge- ringe Drainage-/Leckagemengen der Dichtung 14 — die zugeführte Ölmenge auf der Genera- torseite sicher abgeführt werden kann. Die Dichtung 14 ist in der dargestellten Einbaulage des Rotorlagers 1 oberhalb der durch den Überlauf 7 festgelegten Füllhöhe H der miteinan- der verbundenen Ölsümpfe 8 angeordnet.

Hinter der Dichtung 14 ist eine durch mindestens eine weitere Dichtung nach außen hin ab- geschlossene Drainagekammer 17 angeordnet, die einen weiteren Abfluss 19 aufweist. An den Abfluss 19 kann beispielsweise ein Auffangbehälter angeschlossen werden, der das ausgetretene Leckageöl sammelt. Bei einem Außenläufer wird die Drainagekammer 17 vor- zugsweise gebildet durch einen Ringaufsatz, der an dem Innenring 2 befestigt ist, den Öl- fangring 11 in radialer Richtung R umgreift und gegenüber diesem abgedichtet ist. Das Rotorlager 1 weist auf Seiten des Überlaufs 7 ferner einen an dem Innenring 2 befestig- ten Ringaufsatz 15 auf, der den den Überlauf 7 bildenden Ölfangring 11 in radialer Richtung

„11 - BE2020/5280 R umgreift und den Abfluss 6 enthält. Auch der Ringaufsatz 15 ist gegenüber dem Ölfangring 11 unter Ausbildung einer Drainagekammer 17 abgedichtet. Die Verwendung von Ringaufsätzen als Dichtungsträgerringe ist bezüglich Montage und Tausch der Dichtung auf der Anlage vorteilhaft. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist vorzugsweise der Innenring 2 gegenüber dem Außenring 3 beidseits des Lagers 1 direkt oder indirekt durch jeweils ein Dichtungssystem 16 abgedichtet, das mindestens zwei Dichtungen umfasst, zwischen denen jeweils eine Drainagekammer 17 zum Sammeln von Leckageöl ausgebildet ist. In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotorlagers 1 darge- stellt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind die Drainagekammern 17 der Dichtungssysteme 16 beidseits des Rotorlagers 1 über mindestens einen den Außenring 3 durchquerenden Kanal 18 miteinander verbunden. Der Kanal 18 kann zusätzlich zu und ge- trennt von einem Kanal 13 vorgesehen sein, der die Ölsümpfe 8 verbindet. Kanal 13 ist in Fig. 4 gestrichelt dargestellt, da er in einer anderen Schnittebene des Rotorlagers 1 angeord- net ist. Analog zu den die Ölsümpfe 8 verbindenden Kanälen 13 sind bei einem Außenläufer auch mehrere über den Umfang des Außenrings verteilt angeordnete Kanäle 18 vorteilhaft.

Das aus den Drainagekammern 17 abgeführte Leckageöl kann gegebenenfalls gereinigt in den Schmierölkreislauf zurückgeführt werden. Alternativ kann das Leckageöl zentral gesam- melt und entsorgt werden. Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel entsprechend. Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch einer der Überläufe mit dem Abfluss über mindestens einen den Außenring durchquerenden Kanal verbunden sein. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen entspre- chend.

„492- BE2020/5280 Bezugszeichenliste 1 Rotorlager 2 Innenring

2.1, 2.2 Teilringe 3 Außenring 4 Lagerinnenraum 5 Wälzkörperreihe 6 Abfluss 7 Überlauf 8 Ölsumpf 9 Nasenring 10 Laufbahn 11 Ölfangring 12 radial äußerer Rand der Laufbahn 13 Kanal 14 Dichtung 15 Ringaufsatz 16 Dichtungssystem 17 Drainagekammer 18 Kanal 19 Abfluss Drainagekammer 20 Ölfangnut 100 Windenergieanlage 110 Turm 120 Gondel 130 Rotor 140 Rotorblatt 150 Rotornabe R radiale Richtung H Füllhöhe A Lagerachse

Claims (15)

-13- BE2020/5280 PATENTANSPRÜCHE

1. Rotorlager für eine Windenergieanlage (100) mit einem Innenring (2) und einem Au- Benring (3), die relativ zueinander verdrehbar sind und einen Lagerinnenraum (4) be- grenzen, in dem mindestens eine Reihe von zwischen den Lagerringen abrollbaren Wälzkörpern (5) angeordnet ist, und mit einem Abfluss (6) zur Abführung von aus dem Lagerinnenraum (4) austretendem Schmieröl, dadurch gekennzeichnet, dass der La- gerinnenraum (4) zu dem Abfluss (6) hin offen ausgebildet, so dass Schmieröl aus dem Lagerinnenraum (4) drucklos über den Abfluss (6) abführbar ist.

2. Rotorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenraum (4) mit dem Abfluss (6) über mindestens einen an dem Außenring (3) drehfest angeschlos- senen Überlauf (7) fluidisch verbunden ist, der in Einbaulage des Rotorlagers (1) eine Füllhöhe (H) mindestens eines im Lagerinnenraum (4) ausgebildeten Ölsumpfes (8) festlegt.

3. Rotorlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (3) als Nasenring (9) ausgebildet ist, an dem mindestens zwei Laufbahnen (10) für zwi- schen den Lagerringen (2, 3) abrollbare Wälzkörperreihen (5) ausgebildet sind und an dem beidseitig jeweils ein Ölfangring (11) drehfest angeschlossen ist, die sich für die Ausbildung jeweils eines Ölsumpfes (8) randseitig über radial äußere Ränder (12) der Laufbahnen (10) hinaus in radialer Richtung (R) nach innen erstrecken.

4. Rotorlager nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ölfangringe (11) den mindestens einen Überlauf (7) bildet.

5. Rotorlager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ölsümpfe (8) über mindestens einen den Außenring (3) durchquerenden Kanal (13) miteinander verbunden sind.

6. Rotorlager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorlager (1) als Außenläufer ausgelegt ist und eine Mehrzahl von den Außenring (3) durchque- renden Kanälen (13) zur Verbindung der beiden Ölsümpfe (8) über den Umfang des Außenrings (3) verteilt angeordnet sind.

„14 - BE2020/5280

7. Rotorlager nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Rotorlager (1) nur einseitig einen Überlauf (7) aufweist und der La- gerinnenraum (4) auf der anderen Seite des Rotorlagers (1) mittels mindestens einer Dichtung (14) geschlossen ist.

8. Rotorlager nach Anspruchs 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (14) in Einbaulage des Rotorlagers (1) oberhalb der durch den Überlauf (7) festgelegten Füll- höhe (H) der miteinander verbundenen Ölsümpfe (8) angeordnet ist.

9. Rotorlager nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Überläufe mit dem Abfluss Über mindestens einen den AuBenring durchquerenden Kanal verbunden ist.

10. Rotorlager nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Innenring (2) ein Ringaufsatz (15) befestigt ist, der den den Überlauf (7) bildenden Ölfangring (11) in radialer Richtung (R) umgreift und den Abfluss (6) enthält, und der Ringaufsatz (15) gegenüber dem Ölfangring (11) abgedichtet ist.

11. Rotorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (2) gegenüber dem AuBenring (3) beidseits des Lagers (1) direkt oder indi- rekt durch jeweils ein Dichtungssystem (16) abgedichtet ist, das mindestens zwei Dich- tungen umfasst, zwischen denen jeweils eine Drainagekammer (17) zum Sammeln von Leckageôl ausgebildet ist.

12. Rotorlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drainagekammern (17) beidseits des Rotorlagers (1) über mindestens einen den AuBenring (3) durchque- renden Kanal (18) miteinander verbunden sind.

13. Windenergieanlage mit einem Turm (110), einer an dem Turm (110) befestigten Gon- del (120) und einem an der Gondel (120) drehbar gelagerten Rotor (130), dadurch ge- kennzeichnet, dass der Rotor (130) über ein Rotorlager (1) nach einem der Ansprü- che 1 bis 12 an der Gondel (120) gelagert ist.

14. Windenergieanlage nach Anspruch 13, wobei der Rotor (130) mit dem Aufenring (3) und die Gondel (120) mit dem Innenring (2) drehfest verbunden sind.

- 15 -

15. Windenergieanlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (A) des Rotorlagers (1) mit der Horizontalen einen Winkel im Bereich von 2° bis 10° einschließt.