DE102009032174A1

DE102009032174A1 - Lagerung einer Rotorwelle einer Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102009032174A1
Application number: DE102009032174A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dipl.-Ing. Ihle
Original assignee: SPACEFRAME21 GmbH
Current assignee: IHLE, MARCUS, 20144 HAMBURG, DE
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2010-01-21

Abstract

Es wird eine Lagerung einer Rotorwelle einer eine tragende Struktur aufweisenden Windenergieanlage (WEA) vorgeschlagen, wobei die Windenergieanlage zur Lagerung der Rotorwelle ein Lagergehäuse aufweist, das über mindestens drei Aufnahmen an die tragende Struktur der WEA angebunden ist, so dass auf diese Weise die Lastableitung aus dem im Lagergehäuse befindlichen lagerbildenden Mittel (z.B. Kugellager) optimiert ist und, da zumindest ein Großteil der auf die Rotorwelle einwirkenden Lasten, insbesondere Schublasten, durch das Lagergehäuse abgetragen werden, der Eintrag von Lasten z.B. in das Getriebe reduziert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Lagerung einer Rotorwelle einer eine tragende Struktur aufweisenden Windenergieanlage (WEA), nach der Gattung des Anspruchs 1.
Die Entwicklung der kommerziellen Nutzung der Windenergie an Land (Onshore) nahm vor ca. 20 Jahren ihren Anfang. Seitdem werden Windenergieanlagen, die in der Regel aus einem Turm und aus einer mittels Windrichtungsnachführungslager (i. d. R. ein- oder doppelreihige Kugeldrehverbindungen) um eine vertikale Achse drehbar auf dem Turm gelagerten, der Windrichtung nachführbaren und bremsbaren Gondel, die eine mit mindestens einem Rotorblatt versehene um eine horizontal drehbar gelagerte Rotornabe aufweist, bezüglich der auftretenden Lasten, deren Ableitung in den Turm und fertigungstechnischen Aufgabenstellungen immer weiter fortentwickelt. Eine derartige Windenergieanlage wird in der Offenlegungsschrift DE 198 14 629 A1 beschrieben.
Moderne Windenergieanlagen (WEA) nutzen die im Wind enthaltene Bewegungsenergie durch die Energieumwandlung anhand von Rotorblättern. Eine große Kraftkomponente der an den Rotorblättern entstehenden sog. Auftriebskräfte ist der Rotorschub, der nicht in Energie umgewandelt werden kann, sondern über eine geeignete Lagerung über den Turm in das WEA-Fundament geleitet werden muss. Bei der weit verbreiteten WEA-Bauweise mit Getriebe wird die Lagerung der langsam drehenden Rotorwelle mittels Lagergehäusen inkl. Kugellager (auch als Lagerbock oder Stehlager bezeichnet) realisiert, die als Standard-Komponenten großer Wälzlagerhersteller (z. B. SKF, FAG, INA) angeboten werden. Wie der Fachliteratur entnommen werden kann, sind diese Lagereinheiten im Falle von Ungenauigkeiten in Auslegung und Fertigung verschleißanfällig, wodurch kostenintensive Reparaturarbeiten und damit verbundene unwirtschaftliche Ausfallzeiten entstehen.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Die erfindungsgemäße Lagerung einer Rotorwelle einer eine tragende Struktur aufweisenden Windenergieanlage (WEA), mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1, hat demgegenüber den Vorteil, dass die Windenergieanlage zur Lagerung der Rotorwelle ein Lagergehäuse aufweist, das über mindestens drei Aufnahmen an die tragende Struktur der WEA angebunden ist, so dass auf diese Weise die Lastableitung aus dem im Lagergehäuse befindlichen lagerbildenden Mittel (z. B. Kugellager) optimiert ist und, da zumindest ein Großteil der auf die Rotorwelle einwirkenden Lasten, insbesondere Schublasten, durch das Lagergehäuse abgetragen werden, der Eintrag von Lasten z. B. in das Getriebe reduziert wird.
Die erfindungsgemäße ein Lagergehäuse (Rotorwellen-Lagergehäuse) aufweisende Lagerung für eine Windenergieanlage (WEA) mit seiner Mehrpunkt-Anbindung an die tragende Struktur der WEA (auch Maschinenträger genannt, ein Gondelchassis z. B. in Schweiß- oder Guss-Ausführung bzw. Gondel als selbsttragendes Fachwerk) beherbergt bevorzugt ein Rotorwellen-Kugellager, welches die am Rotor der WEA entstehenden Lasten (sog. Schublasten aus aerodynamischem Auftrieb) aufnimmt. Diese Bauweise mit Mehrpunkt-Anbindung ermöglicht eine gleichmäßigere Ableitung der Lasten z. B. aus dem Rotorwellen-Kugellager in das Rotorwellen-Lagergehäuse und weiter in die tragende Struktur der WEA, was der hohen geforderten Lebensdauer der Kugellager im 20-jährigen Betrieb einer WEA dienlich ist. Auf diese Weise wird die Lastableitung z. B. bei einem Dreipunktlager z. B. alle 120° des Kugellagerumfangs realisiert.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist mindestens eine der Aufnahmen als Schraubflansche, odgl. ausgeführt.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung sind die Aufnahmen in horizontaler und/oder vertikaler Richtung ausgerichtet.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung weist das Lagergehäuse ein lagerbildendes Mittel für die Rotorwelle auf.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist das lagerbildende Mittel ein Kugellager.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist die tragende Struktur der WEA mindestens teilweise ein Guss-Maschinenträger.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist die tragende Struktur der WEA mindestens teilweise ein als Schweißkonstruktion ausgeführter Maschinenträger.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung ist die tragende Struktur der WEA mindestens teilweise ein selbsttragendes Fachwerk.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1 eine Front- und Seitenansicht sowie eine Draufsicht eines Lagergehäuses,
2 eine perspektivische Ansicht des Lagergehäuses aus 1 und
3 eine perspektivische Ansicht des Lagergehäuses aus 1, das in eine tragende Struktur (hier beispielhaft eine Fachwerkstruktur) einer skizzenhaft dargestellten WEA eingebunden ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Front- und Seitenansicht sowie eine Draufsicht eines Lagergehäuses 1. Um das Lagergehäuse 1 an eine nicht dargestellte tragende Struktur einer Windenergieanlage anzubinden, weist das Lagergehäuse 1 eine Mehrpunkt-Aufnahme 2 auf.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lagergehäuses 1 aus 1. Bevorzugt ist die Mehrpunkt-Aufnahme 2, die in diesem Ausführungsbeispiel zur Anbindung an die Windenergieanlage aus einer vertikalen Aufnahme 3 und zwei horizontalen Aufnahmen 4 besteht, wodurch eine hohe Belastbarkeit erzielt wird. In 2 ist die vertikale Aufnahme 3 mittig und die horizontale Aufnahmen 4 oberhalb zu einer nicht dargestellten Rotorwelle angeordnet. Denkbar ist auch, dass die Aufnahmen an anderer Stelle um die Rotorwelle positioniert sind.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lagergehäuses 1 aus 1, das in eine tragende Struktur 5 (hier beispielhaft eine Fachwerkstruktur) einer skizzenhaft dargestellten WEA eingebunden ist.
Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Lagergehäuse
2: Mehrpunkt-Aufnahme (hier Dreipunkt-Anbindung)
3: Vertikale Aufnahme
4: Horizontale Aufnahme
5: Tragende Struktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19814629 A1 [0002]

Claims

Lagerung einer Rotorwelle einer Windenergieanlage, wobei die eine tragende Struktur (5) aufweisende Windenergieanlage zur Lagerung der Rotorwelle ein Lagergehäuse (1) aufweist, – mit einer Anbindung des Lagergehäuses (1) an die tragende Struktur (5) der Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des Lagergehäuses (1) an die tragende Struktur (5) der Windenergieanlage eine Mehrpunkt-Aufnahme (2) aufweist, die aus mindestens drei Aufnahmen (3, 4) besteht.
Lagerung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Aufnahmen (3, 4) als Schraubflansche, odgl. ausgeführt ist.
Lagerung, nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (3, 4) in horizontaler und/oder vertikaler Richtung ausgerichtet sind.
Lagerung Lagergehäuse (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (1) ein lagerbildendes Mittel für die Rotorwelle aufweist.
Lagerung, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das lagerbildende Mittel ein Kugellager ist.
Lagerung, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Struktur (5) der WEA mindestens teilweise ein Guss-Maschinenträger ist.
Lagerung, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Struktur (5) der WEA mindestens teilweise ein als Schweißkonstruktion ausgeführter Maschinenträger ist.
Lagerung, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Struktur (5) der WEA mindestens teilweise ein selbsttragendes Fachwerk ist.