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DE19917498A1 - Wälzlager-Drehverbindung - Google Patents

Wälzlager-Drehverbindung

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DE19917498A1
DE19917498A1 DE19917498A DE19917498A DE19917498A1 DE 19917498 A1 DE19917498 A1 DE 19917498A1 DE 19917498 A DE19917498 A DE 19917498A DE 19917498 A DE19917498 A DE 19917498A DE 19917498 A1 DE19917498 A1 DE 19917498A1
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roller bearing
rolling
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DE19917498A
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Juergen Holzmueller
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Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlager-Drehverbindung, insbesondere für die Maschinenhauslagerung von Windenergieanlagen, bestehend aus zwei Laufringen, welche über abrollende Wälzkörper relative Drehbewegungen zueinander mit geringer Reibung ausführen können und einer integrierten Bremseinrichtung, welche aus mit einem Laufring drehfest verbundenen Bremsflächen und mit dem anderen Laufring drehfest verbundenen Bremsflächen, die über eine Normalkraft gegeneinandergepreßt werden, besteht.
Die Maschinenhauslagerung von Windenergieanlagen ist durch Unwucht und ungleichmäßiger Anströmung des Rotors ständigen Drehschwingungen ausgesetzt. Durch die geringen Schwenkbewegungen kommt es zum Gleiten der Wälzkörper auf der Laufbahn, welches Riffelbildung und Lagerausfall zur Folge haben kann. Ungebremst übertragen sich diese vom Betrag nicht unerheblichen sogenannten Giermomente über die Verzahnung eines Lagerringes auf die zugehörigen Drehwerksantriebe zur Windrichtungsnachführung, welche daher entsprechend größer dimensioniert werden müssen. Außerhalb der Wälzlager-Drehverbindung montierte regelbare Bremsen benötigen viel Bauraum und sind der aggressiven Atmosphäre, in der diese Anlagen aufgestellt sind, ausgesetzt. Permanent wirkende in die Wälzlager-Drehverbindung integrierte Bremseinrichtungen, wie in DE 37 25 972 A1 und DE 41 04 137 C2 vorgeschlagen, erfordern für die Windrichtungsnachführung entsprechend groß dimensionierte Drehwerksantriebe, um neben dem aerodynamischen Giermoment auch das Bremsmoment zu überwinden. Nachteilig wirkt sich bei diesen Ausbildungen ein erhöhter Verschleiß der Bremsflächen aus, was zur Folge hat, daß die Bremsvorspannung, erzeugt durch Federpakete, Stellschrauben oder anderen Mechanismen, nachgestellt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlager-Drehverbindung mit integrierter Bremseinrichtung derartig auszubilden, daß das Bremsmoment während des Betriebes regelbar wird.
Diese Ausführung wird erfindungsgemaß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Verschiedene vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 beschrieben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 den teilweisen Schnitt durch Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung
Fig. 2 die teilweise Draufsicht und den teilweisen Schnitt auf bzw. durch Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung.
Fig. 3 den teilweisen Schnitt durch Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung.
Fig. 4 die teilweise Draufsicht auf Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung.
Die Wälzlager-Drehverbindung 1 besteht aus einem Innenring 2 und einem Außenring 3, die drehbar zueinander über Kugeln 4 als Wälzkörper verbunden sind. Der Außenring besitzt eine Verzahnung 5, in die die nicht dargestellten Ritzel der Drehantriebe eingreifen. Über Befestigungsbohrungen 6, 7 sind die Lagerringe 2, 3 mit den Anschlußkonstruktionen 8, 9 verschraubt. Zwischen den Lagerringen 2, 3 befindet sich ein Lagerspalt 10.
Im ersten Ausführungsbeispiel gemaß Fig. 1 werden über eine Zuleitung 11 durch den Innenring 2 die außen als Lochkreis verteilten Zylinderbohrungen 12 mit Drucköl von außen versorgt. Die Kolben 13, welche über herkömmliche Hydraulikdichtungen 14 die Zylinderbohrungen 12 verschließen, pressen sich gegen die Bremsfläche 15 des Außenringes 3 und die Bremsfläche 16 des mit dem Außenring 3 und der Anschlußkonstruktion 8 verschraubten Zusatzringes 17. Durch die hydraulische über den Druck regelbare Normalkraft auf die sich radial überlappenden Bremsflächen der Kolben 13 und der Ringe 3, 17 entsteht erhöhte Reibung, welche Drehbewegungen ein gegensinnig wirkendes regelbares Bremsmoment entgegensetzt, bzw. bei entsprechend hohem Bremsmoment Drehbewegungen reibschlüssig verhindert. Wird der hydraulische Druck zurückgenommen, gleiten die Kolben 13 und deren Hydraulikdichtungen 14 in den Zylinderbohrungen 12 nicht nennenswert zurück, weshalb die Hydraulikdichtungen 14 nur statischer Auslegung bedürfen. Die verbleibende geringe Restreibung in der Wälzlager-Drehverbindung 1 kann von den Drehantrieben ohne Probleme überwunden werden. Durch eine geeignete Werkstoffauswahl wird bei einer Relativbewegung zwischen den Bremsflächen der Kolben 13 und der Ringe 3, 17 abrasives Verhalten Fressen sowie weitestgehend Verschleiß auch unter hydraulischer Druckbeaufschlagung verhindert. Dadurch, daß die Bremsflächen der Kolben 13 und der Ringe 3, 17 im aus umlaufenden Lippendichtungen 18, 19 bestehenden Dichtungssystem für den Wälzkörper 4 mit integriert sind, genießen sie den gleichen Schutz gegen Verschmutzung und korrosiver Atmosphäre, wie die Wälzkörper 4 selbst. Eine zwischen den Wälzkörpern 4 und der Bremsfläche 15 im Lagerspalt 10 angeordnete zusätzliche Lippendichtung 20 verhindert durch ihre Ausrichtung der Lippe ein Eindringen von Abrieb der Bremsflächen der Kolben 13 und der Ringe 3, 17 in dem Bereich der Wälzkörper 4, läßt aber überschüssiges Wälzlagerfett zu den Bremsflächen der Kolben 13 und der Ringe 3, 17 gelangen, wodurch das abrasive Verhalten weiter verringert wird. Die Zylinderbohrungen 12 sind über Querbohrungen 21 hydraulisch miteinander verbunden, so daß deshalb nur eine Druckanschlußbohrung 11 nötig ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, können über eine axiale Bohrung im Zusatzring 17, welche im Betrieb mit einem Stopfen 22 verschlossen ist, die Kolben 13 und deren Hydraulikdichtungen 14 mit Hilfe der Sacklochgewinde 23 zu Wartungszwecken entnommen und wieder eingesetzt werden.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig, 3 und 4 werden über eine Zuleitung 11 durch den Innenring 2 die konzentrisch im Außenbereich des Innenringes 2 eingelassenen Hohlzylinder 24 mit Drucköl von außen versorgt, welches die Bremsflächen 15, 16 der Ringkolben 25 gegen die Bremsflächen des Außenringes 3 und des Zusatzringes 17 preßt. Die Ringkolben 25 sind über spielfrei in dem Innenring 2 und in den Ringkolben 25 selbst eingesetzte Stift 26 gegen Verdrehen um das Zentrum der Wälzlager-Drehverbindung 1 beim Bremsen gesichert. Weil die flächengleichen in axialer Richtung wirkenden Ringkolben 25 vom Betrag gleich große entgegengesetzte Normalkräfte auf die Bremsflächen des Außenringes 3 und des Zusatzringes 17 ausüben, wird die Wälzlagerung als solche nicht mit Bremskräften zusätzlich belastet.
Bezugszeichenliste
1
Wälzlager-Drehverbindung
2
Innenring
3
Außenring
4
Kugeln, Wälzkörper
5
Verzahnung
6
Befestigungsbohrung innen
7
Befestigungsbohrung außen
8
Anschlußkonstruktion unten
9
Anschlußkonstruktion oben
10
Lagerspalt
11
Druckanschlußbohrung
12
Zylinderbohrungen
13
Kolben
14
Hydraulikdichtungen
15
Bremsfläche unten
16
Bremsfläche oben
17
Zusatzring
18
Lippendichtung unten
19
Lippendichtung oben
20
Lippendichtung mittig
21
Querbohrung
22
Stopfen
23
Sacklochgewinde
24
Hohlzylinder
25
Ringkolben
26
Stift

Claims (12)

1. Wälzlager-Drehverbindung, insbesondere für die Maschinenhauslagerung von Windenergieanlagen, bestehend aus zwei Laufringen, welche über abrollende Wälzkörper relative Drehbewegungen zueinander mit geringer Reibung ausführen können und einer integrierten Bremseinrichtung, welche aus mit einem Laufring drehfest verbundenen Bremsflächen und mit dem anderen Laufring drehfest verbundenen Bremsflächen, die über eine Normalkraft gegeneinandergepreßt werden, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Bremsflächen (15, 16) über äußere, regelbare Krafteinleitung erhöhte Reibung zwischen diesen Ringen (2, 3) entsteht, welche Drehbewegungen ein gegensinnig wirkendes regelbares Bremsmoment entgegensetzt, bzw. bei entsprechend hohem Bremsmoment Drehbewegungen reibschlüssig verhindert.
2. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfest mit den Laufringen (2, 3) verbundenen Bremsflächen (15, 16) sich radial überlappen und über einer senkrecht zu den Bremsflächen (15, 16) wirkenden Normalkraft zusammengepreßt werden, so daß Reibung zwischen den Bremsflächen (15, 16) erzeugt wird.
3. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsflächen (15, 16) im Dichtungssystem (18, 19) für den Wälzkörper (4) mit integriert sind und den gleichen Schutz gegen äußere Einflüsse, wie die Wälzkörper (4) selbst, genießen.
4. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Werkstoffauswahl der Bremsflächen (15, 16) abrasives Verhalten (Fressen) bei Drehbewegungen auch unter äußerer Krafteinleitung verhindert wird.
5. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine entsprechend gewählte Dichtung (20) zwischen den Wälzkörpern (4) und der Bremseinrichtung die Wälzlagerlaufbahn nicht durch Abrieb der Bremsflächen (15, 16) verunreinigt wird, aber überschüssiger Schmierstoff zu den Bremsflächen (15, 16) gelangen kann.
6. Wälzlager-Drehverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalkraft auf viele Kolben (13), welche in Zylinderbohrungen (12) eingesetzt sind, die sich als Lochkreis an einem Laufring (2) verteilt befinden, hydraulisch erzeugt wird.
7. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Lochkreis an einem Laufring (2) verteilten Zylinderbohrungen (12) über Querbohrungen (21) hydraulisch miteinander kommunizieren und die Zuleitung über eine Druckanschlußbohrung (11) erfolgt.
8. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13) mit deren Dichtungssystem (14) über eine axiale Bohrung, welche im Betrieb mit einem Stopfen (22) verschlossen ist, gewartet werden können.
9. Wälzlager-Drehverbindung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalkraft auf ringförmige Bremsflächen (15, 16) über Ringkolben (25) hydraulisch erzeugt wird.
10. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkolben (25) durch Stifte (26) spielfrei mit einem Lagerung verbunden sind und ein Verdrehen der Ringkolben (25) um das Zentrum der Wälzlager-Drehverbindung verhindert.
11. Wälzlager-Drehverbindung nach Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalkräfte, welche in axialer Richtung des Drehlagers wirken, sich kompensieren.
12. Wälzlager-Drehverbindung nach Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13, 25) und ihr statisch ausgelegtes Dichtungssystem (14) im Zylinder nicht nennenswert gleiten.
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