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EP-4737715-A1 - BEARING ARRANGEMENT FOR A WIND TURBINE

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Windkraftanlage (1) zum Lagern eines Triebstrangs (10) an einem Turm (2) der Windkraftanlage (1). Die Lageranordnung umfasst eine Grundplatte (20), welche an dem Turm (2) anbringbar ist. Die Lageranordnung umfasst ferner ein Lagergehäuse (22) zum Aufnehmen und Lagern des Triebstrangs (10) sowie eine Koppeleinrichtung (24). Die Koppeleinrichtung (24) weist ein Koppelelement (26) zum Umwandeln eines Torsionsmoments (80) um eine Torsionsmomentachse (70), welches von dem Triebstrang (10) auf das Lagergehäuse aufgebracht wird, in eine in einer Stützrichtung (72) wirkende Stützkraft (82) auf. Die Koppeleinrichtung (24) weist ferner ein Lagerelement (28) zum Einleiten der Stützkraft (82) von dem Koppelelement (26) in die Grundplatte auf. Die Koppeleinrichtung (24) ist dazu ausgebildet, Verschiebungen des Lagergehäuses in einer Querrichtung (74), welche senkrecht zu der Torsionsmomentachse (70) und der Stützrichtung (72) ist, relativ zu der Grundplatte zuzulassen. Die Erfindung betrifft auch eine Windkraftanlage.

Inventors

  • KLEIN-HITPASS, ARNO

Assignees

  • ZF Friedrichshafen AG
  • ZF Wind Power Antwerpen NV

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251006

Claims (11)

  1. Lageranordnung für eine Windkraftanlage (1) zum Lagern eines Triebstrangs (10) an einem Turm (2) der Windkraftanlage (1), mit einer Grundplatte (20), welche an dem Turm (2) anbringbar ist, einem Lagergehäuse (22) zum Aufnehmen und Lagern des Triebstrangs (10), und einer Koppeleinrichtung (24), welche ein Koppelelement (26) zum Umwandeln eines Torsionsmoments (80) um eine Torsionsmomentachse (70), welches von dem Triebstrang (10) auf das Lagergehäuse (22) aufgebracht wird, in eine in einer Stützrichtung (72) wirkende Stützkraft (82) und ein Lagerelement (28) zum Einleiten der Stützkraft (82) von dem Koppelelement (26) in die Grundplatte (20) aufweist, wobei die Koppeleinrichtung (24) ausgebildet ist, Verschiebungen des Lagergehäuses (22) in einer Querrichtung (74), welche senkrecht zu der Torsionsmomentachse (70) und der Stützrichtung (72) ist, relativ zu der Grundplatte (20) zuzulassen.
  2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (28) als ein Gleitelement zum Ermöglichen von Verschiebungen des Lagergehäuses (22) in der Querrichtung (74) relativ zu der Grundplatte (20) ausgebildet ist.
  3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung zwei Koppeleinrichtungen (24) aufweist, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Torsionsmomentachse (70) angeordnet sind.
  4. Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung ein weiteres Koppelelement (30; 32) zum Übertragen von Kräften in der Querrichtung (74) von dem Lagergehäuse (22) auf die Grundplatte (20) aufweist.
  5. Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (28) dazu ausgebildet ist, Kräfte in Richtung der Torsionsmomentachse (70) aufzunehmen.
  6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (20) um eine Gierachse (76) drehbar an dem Turm (2) gelagert ist, das Lagerelement (28) ausgebildet ist, Verschiebungen in einer umfänglichen Richtung um die Gierachse (76) zuzulassen, und die Lageranordnung ein weiteres Koppelelement (30; 32) zum Umwandeln eines Giermoments um die Gierachse (76) an dem Lagergehäuse (22) in eine Kraft in der Querrichtung (74) aufweist, und das weitere Koppelelement (30; 32) zum Umwandeln des Giermoments ferner zum Einleiten der Kraft in der Querrichtung (74) in die Grundplatte (20) ausgebildet ist.
  7. Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Koppelelemente (26; 30; 32) einen Stablenker aufweist, welcher ausgebildet ist, Zug- und Druckkräfte zu übertragen und welcher an seinen zwei Enden drehbar gelagert ist.
  8. Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Koppelelemente (26; 30; 32) als ein Dreieckslenker (40) ausgebildet ist.
  9. Lageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Koppelelemente (26; 30; 32) ein Dämpfungselement aufweist.
  10. Windkraftanlage (1) mit einem Triebstrang (10), einem Turm (2) und einer Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche an einer Spitze des Turms (2) angebracht ist.
  11. Windkraftanlage (1) nach Anspruch 10, wobei ein Lagerelement (28) der Lageranordnung eine spitzenseitige Wand des Turms (2) in der Stützrichtung (74) überlappt.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Lageranordnung für eine Windkraftanlage. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich ferner auf eine Windkraftanlage mit einer Lageranordnung. Stand der Technik Windkraftanlagen sind bekannt, welche dazu dienen, aus Windenergie durch Umwandlung Elektrizität zu erzeugen. Zur Umwandlung ist in derartigen Anlagen ein Rotor vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, Windenergie in eine mechanische Leistung, beispielsweise in eine Rotation mit einem Drehmoment, umzuwandeln. Das so erzeugte Drehmoment kann in einen Triebstrang eingeleitet werden, um in elektrische Leistung umgewandelt zu werden, beispielsweise durch einen Generator. In Anbetracht der hohen Gewichte und Kräfte, die beispielsweise bei großen Windkraftanlagen mit einer Leistung von mehreren Megawatt auftreten, werden hinsichtlich Belastbarkeit und Schwingungsverhalten hohe Anforderungen an die Lagerung des Triebstrangs gestellt. Darstellung der Erfindung Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Lageranordnung für eine Windkraftanlage zum Lagern eines Triebstrangs an einem Turm der Windkraftanlage. Die Windkraftanlage kann einen Rotor aufweisen. Der Rotor kann dazu ausgebildet sein, eine Windenergie in eine rotatorische mechanische Energie umzuwandeln und diese in den Triebstrang einzuleiten. Die Windkraftanlage kann einen Turm sowie eine Gondel aufweisen, welche zumindest Teile des Triebstrangs aufnimmt und lagert. Die Gondel kann an einem oberen Ende des Turms angebracht sein. Die Gondel kann drehbar an dem Turm angebracht sein. Die Gondel kann um eine vertikale Gierachse drehbar sein, um eine Gierbewegung der Gondel relativ zu dem Turm auszuführen. Die Windkraftanlage kann ein Gierlager zum Bereitstellen der Gierbewegung aufweisen. Die Gierbewegung kann dazu dienen, die Gondel beziehungsweise den Triebstrang in einer horizontalen Ebene relativ zu dem Wind auszurichten, beispielsweise um einen gewünschten Anstellwinkel zu der Windrichtung zu bewirken. Ein unteres Ende des Turms kann an einem Boden verankert sein. Alternativ kann das untere Ende des Turms an einer Offshore-Windanlagenplattform angebracht sein. Der Triebstrang kann einen Generator aufweisen, um Windenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Rotor kann beispielsweise über eine Rotorwelle des Triebstrangs mit dem Generator verbunden sein. Der Rotor kann mehrere Rotorblätter, beispielsweise drei Rotorblätter, aufweisen. Der Triebstrang kann eine Nabe aufweisen, über welche der Rotor an der Rotorwelle gekoppelt ist. Die Nabe kann dazu ausgebildet sein, einen Anstellwinkel der Rotorblätter zu verstellen. Der Triebstrang kann ein Getriebe aufweisen, welches in einem Drehmomentfluss zwischen dem Rotor und dem Generator angeordnet ist. Der Generator kann dazu ausgebildet sein, die Rotation der Rotorwelle oder die Rotation eines Abtriebs des Getriebes für Stromerzeugung zu nutzen. Das Getriebe kann dazu ausgebildet sein, eine Drehzahl der Rotorwelle in eine andere, beispielsweise höhere, Drehzahl zum Antreiben des Generators zu überführen. Die Drehzahl der Rotorwelle kann im Betrieb zum Beispiel zwischen 2 U/min und 30 U/min, beispielsweise zwischen 5 U/min und 20 U/min, betragen. Die Drehzahl zum Antreiben des Generators kann im Betrieb zum Beispiel zwischen 500 U/min und 3000 U/min, beispielsweise zwischen 900 U/min und 2000 U/min, betragen. Ein Antrieb des Getriebes kann mit dem Rotor mechanisch wirkverbunden sein und der Abtrieb des Getriebes kann beispielsweise mit dem Generator mechanisch wirkverbunden sein. Das Getriebe kann dazu ausgebildet sein, ein Drehmoment von der Rotorwelle an den Generator zu übertragen. Das Drehmoment an dem Antrieb des Getriebes kann im Betrieb zum Beispiel zwischen 500.000 Nm und 15.000.000 Nm, beispielsweise zwischen 3.000.000 Nm und 10.000.000 Nm, betragen. Der Triebstrang kann ferner Hilfsaggregate aufweisen. Die Hilfsaggregate können dazu ausgebildet sein, Parameter des restlichen Triebstrangs und physikalische Größen der Windkraftanlage zu beeinflussen. Die Hilfsaggregate können beispielsweise ein Heizsystem, ein Kühlsystem, ein Ausrichtsystem für die Gondel, ein Verstellsystem für die Nabe und/oder Wandlersysteme, beispielsweise Wechselrichter, für die erzeugte elektrische Energie umfassen. Die Lageranordnung kann dazu ausgebildet sein, mindestens manche kinematische Freiheitsgrade des Triebstrangs abzustützen. Die kinematischen Freiheitsgrade können drei Verschiebungen und drei Rotationen umfassen. Die Lageranordnung kann dazu ausgebildet sein, einen, mehrere oder alle Freiheitsgrade des Triebstrangs oder von Teilen davon abzustützen. Je nach Ausgestaltung der Lageranordnung kann eine weitere Lageranordnung vorgesehen sein, welche freibleibende Freiheitsgrade sperrt und/oder Teile des Triebstrangs, die nicht durch die Lageranordnung gelagert sind, lagert. Grundsätzlich kann es zum Betrieb der Windkraftanlage erforderlich sein, fünf der sechs Freiheitsgrade der Ro