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ZWEIREIHIGE LAGERBAUGRUPPE
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweireihige konische Lagerbaugruppe, eine Windenergieanlage und ein Verfahren zum Herstellen eines Abstandsmittels zum Anordnen zwischen zwei Komponenten einer zweireihigen konischen Lagerbaugruppe.
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Bei einer extremen Belastung des Rotors der Windenergieanlage besteht die Gefahr, dass die internen Lagerkräfte dazu führen, dass sich die beiden inneren Ringe eines zweireihigen Kegelrollenlagers in Bezug zueinander verschieben. Dies wird oft als Innenringverlagerung bezeichnet. Wenn sich die Belastung verringert, kommen die beiden inneren Ringe in eine Position relativer Unrundheit. Diese geometrische Abweichung erhöht die Hertzsche Pressung im Kontaktbereich zwischen Rolle und Rollbahn, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit eines Lagerbruchs erhöht.
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Ein Verschieben der beiden inneren Ringe in Bezug zueinander lässt sich reduzieren, indem ein Verstärkungsschlauch in die beiden inneren Ringe eingeschrumpft wird. Ein Problem bei dieser Lösung besteht darin, dass sie von einem sehr genauen Durchmesser des eingeschrumpften Schlauchs abhängig ist. Darüber hinaus gestaltet sich das Zusammenfügen recht kompliziert. Eine weitere Alternative besteht im Bereitstellen eines T- oder I-förmigen Rings zwischen den beiden inneren Ringen. Ein Problem bei dieser Lösung besteht darin, dass sie von einem sehr genauen Durchmesser der Ringe abhängig ist.
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Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zweireihige konische Lagerbaugruppe bereitzustellen, die die Innenringverlagerung effektiv reduziert, indem die oben genannten Schwierigkeiten reduziert werden. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine vorteilhafte Windenergieanlage bereitzustellen. Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Abstandsmittels zum Anordnen zwischen zwei Komponenten einer zweireihigen konischen Lagerbaugruppe bereitzustellen.
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Die erste Aufgabe wird durch die zweireihige Kegelrollenlagerbaugruppe nach Anspruch 1 gelöst. Die zweite Aufgabe wird durch eine Windenergieanlage nach Anspruch 10 gelöst. Die dritte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Abstandsmittels nach Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung.
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Die erfindungsgemäße zweireihige konische Lagerbaugruppe umfasst einen ersten und einen zweiten Abschnitt. Der erste Abschnitt umfasst einen ersten Ring und einen zweiten Ring. Der erste Ring ist mit Hilfe von mindestens einer Reihe Kegelrollen oder mindestens einer Reihe Kugeln mit dem zweiten Abschnitt verbunden. Der zweite Ring ist mit Hilfe von mindestens einer Reihe Kegelrollen oder mindestens einer Reihe Kugeln mit dem zweiten Abschnitt verbunden. Darüber hinaus umfasst die Lagerbaugruppe mindestens ein Abstandsmittel, das zwischen dem ersten und dem zweiten Ring liegt. Die Kontaktfläche zwischen dem Abstandsmittel und dem ersten Ring und die Kontaktfläche zwischen dem Abstandsmittel und dem zweiten Ring weisen einen höheren Reibungskoeffizienten auf als eine direkte Kontaktfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Ring.
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Zum Beispiel kann das Abstandsmittel, bei dem es sich um einen Abstandsring handeln kann, eine bearbeitete Fläche umfassen, die einen hohen Reibungskoeffizienten zwischen benachbarten Teilen bereitstellt, ohne dass die Gefahr eines Verlustes an Reibung entsteht. Der erhöhte Reibungskoeffizient reduziert oder verhindert ein radiales Verschieben zwischen den Ringen des ersten Abschnitts des Lagers, während die Reibung zwischen dem Abstandsmittel und dem ersten Ring und zwischen dem Abstandsmittel und dem zweiten Ring des Lagers sehr hoch bleibt.
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Die erfindungsgemäße zweireihige konische Lagerbaugruppe kann eine Rotationsachse umfassen. Der erste Abschnitt kann radial innerhalb des zweiten Abschnitts liegen. Falls der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die Form eines Rings aufweisen, kann der erste Abschnitt einen Außenradius besitzen, der kleiner ist als der Außenradius des zweiten Abschnitts. Alternativ dazu kann der zweite Abschnitt radial innerhalb des ersten Abschnitts liegen. Im Falle eines ringförmigen ersten und eines ringförmigen zweiten Abschnitts kann der Innenradius des ersten Abschnitts kleiner sein als der Innenradius des zweiten Abschnitts.
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Das Abstandsmittel kann allgemein mindestens einen Abstandsring, zum Beispiel einen flachen Abstandsring oder ein Abstandssegment, umfassen. Darüber hinaus kann das Abstandsmittel eine Anzahl Segmente umfassen. Dies vereinfacht das Zusammen- und das Auseinanderbauen des Lagers. Das Abstandsmittel kann beispielsweise eine Anzahl radialer und/oder axialer Segmente umfassen.
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Das Abstandsmittel umfasst vorzugsweise eine mechanisch oder chemisch verformte Fläche. Das Abstandsmittel oder der Abstandsring kann eine bearbeitete Fläche aufweisen, die einen hohen Reibungskoeffizienten zwischen den benachbarten Teilen, d. h. zwischen dem Abstandsmittel und dem ersten Ring und dem Abstandsmittel und dem zweiten Ring, gewährleistet, ohne dass die Gefahr eines Verlustes an Reibung besteht. Dies ist aufgrund der hohen Streckgrenze der Anschlusskonstruktionen allgemein schwierig. Erhöhte Reibung lässt sich allgemein durch chemisches Abscheiden, galvanisches Gasphasenabscheiden, Diffusion, thermisches Spritzen und/oder Schweißen erreichen. Die erwähnten Verfahren können moderne Wärmequellen wie Plasma, Laser, Ionen, Elektronen, Mikrowellen, Sonnenstrahlen, Impulslichtbogen, pulsierende Verbrennung, Funken, Reibung und/oder Induktion nutzen.
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Erhöhte Reibung lässt sich auch durch mechanische Verformung der Abstandhalterfläche erzielen, wie beispielsweise durch Sandstrahlen (grit blasting), Kugelstrahlen (shot peening) oder Laserschockverfestigen (laser peening). Die beiden letzteren, fortschrittlicheren Verfahren werden wahrscheinlich benötigt, da der Abstandhalter von beträchtlicher Härte sein muss, um den Reibungskoeffizienten beim Komprimieren gegen den Lagerstahl zu ermöglichen. Eines oder mehrere der erwähnten Wärmebehandlungsverfahren wie Reibungs- und/oder Induktionswärmebehandlung können die Härte der Fläche des Abstandsrings örtlich erhöhen, was einen Verlust bei der Reibung des Abstandsrings verhindert.
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Der Einfluss des Kugelstrahlens und des Laserschockverfestigung ist z. B. in dem Artikel
„Laser peening and shot peening effects an fatigue life and surface roughness of friction stir welded 7075-T7351 aluminum" von Omar Hatamle, Jed Lyons und Royce Forman in der Zeitschrift „Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures", Band 30, Ausgabe 2, Seite 115–130, Februar 2007, zu erkennen. Es wird besonders auf
in dem Artikel verwiesen, die 3D-Konturen von Plattenproben zeigt, welche die Unterschiede bei der Rauheit (Spitzenmesswerte) zwischen einer ungestrahlten, einer kugelgestrahlten und einer per Laserschock verfestigten Plattenprobe veranschaulichen. Die ungestrahlte gewalzte Platte weist eine mittlere Rauheit Ra = 0,24 Mikrometer und eine Rautiefe Rt = 3,97 Mikrometer auf, während die kugelgestrahlte Platte eine mittlere Rauheit Ra = 3,86 Mikrometer und eine Rautiefe Rt = 44,83 Mikrometer und die per Laserschock verfestigte Platte eine mittlere Rauheit Ra = 0,347 Mikrometer und eine Rautiefe Rt = 5,5375 Mikrometer aufweist (siehe Tabelle 2 im Artikel).
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Die Flächen des Abstandsmittels, die den ersten und/oder den zweiten Ring berühren, besitzen eine mittlere Rauheit von mindestens 0,3 μm und/oder eine Rautiefe von mindestens 5 μm. Zum Beispiel können die Flächen des Abstandsmittels, die den ersten und/oder den zweiten Ring berühren, eine mittlere Rauheit von mindestens 3 μm und/oder eine Rautiefe von mindestens 40 μm besitzen. Dies erhöht effektiv den Reibungskoeffizienten zwischen den benachbarten Flächen.
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Darüber hinaus kann die Fläche des Abstandsmittels zusätzliche Partikel umfassen, zum Beispiel kleine, harte Partikel wie beispielsweise Industriediamanten. Die zusätzlichen Partikel können auf die Fläche aufgebracht werden. Die erhöhte Reibung kann durch Aufbringen von kleinen, harten Partikeln wie beispielsweise Industriediamanten auf den Flächen des Abstandhalters erzielt werden, wenngleich solche harten Partikel von der Rollbahn ferngehalten werden müssen.
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Darüber hinaus kann mit Hilfe von Kordelung für eine erhöhte Reibung der Abstandhalterfläche gesorgt werden. Besonders in Kombination mit einer Härtung der Fläche des Abstandhalters kann dies eine hohe Reibung bei geringem Verlust an Flächenreibung des Abstandsrings sicherstellen.
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Eine Weiterentwicklung besteht darin, Abstandhalter in einer Anzahl einzelner Dicken vorzusehen, so dass sie zum Regeln des Spiels des Lagers benutzt werden können.
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Ferner kann das Abstandsmittel mindestens ein Dichtungsmittel, zum Beispiel einen oder mehrere O-Ringe, umfassen. Das Dichtungsmittel kann für eine Dichtung gegen den zweiten Abschnitt des Lagers sorgen. Dies stellt sicher, dass Öl aus dem Lager von allen oder fast allen Reibungsbereichen zwischen dem Abstandsmittel und den beiden Ringen des ersten Abschnitts der Lager ferngehalten wird.
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Das Abstandsmittel kann mindestens einen radial außen liegenden Abstandsring und mindestens einen radial innen liegenden Abstandsring umfassen. Der mindestens eine radial außen und/oder der mindestens eine radial innen liegende Abstandsring kann ein Dichtungsmittel umfassen. Das Lager kann beispielsweise einen flachen äußeren Abstandsring und einen oder mehrere flache innere Abstandsringe umfassen, die zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring des ersten Abschnitts des Lagers liegen. In diesem Fall kann der flache äußere Abstandsring ein Dichtungsmittel umfassen. Durch Unterteilen des flachen Abstandsringes in einen flachen äußeren Abstandsring mit einem Dichtungsmittel und einen oder mehrere flache innere Abstandsringe ohne Dichtungsmittel wird das Dichtungsmittel weniger von den Kräften beeinflusst, die auf die inneren Ringe des Lagers einwirken. Auf diese Weise brauchen nur der eine oder die mehreren flachen inneren Abstandsringe einen hohen Reibungskoeffizienten, um einen guten Reibungskoeffizienten zwischen den flachen inneren Abstandsringen und den inneren Ringen des Lagers sicherstellen zu können.
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Darüber hinaus kann das Abstandsmittel einen segmentierten Ring umfassen, der vorzugsweise zwei oder mehr Segmente aufweist.
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Das Abstandsmittel kann in axialer Richtung eine Dicke von mindestens 0,5 mm aufweisen, beispielsweise mindestens 50 mm. Das Abstandsmittel kann in axialer Richtung eine Dicke von weniger als 100 mm aufweisen. Das Abstandsmittel kann vorzugsweise eine Anzahl Abstandsringe mit einer Dicke zwischen 0,5 mm und 50 mm umfassen. Der flache Abstandsring kann eine Breite oder Dicke von 50 mm oder mehr, aber vorzugsweise weniger als 100 mm, aufweisen. Es können auch ein oder mehrere dünne, flache Abstandsringe, beispielsweise mit einer Dicke von 0,5 bis 5 mm, in Kombination mit einem dickeren flachen Abstandsring, beispielsweise mit einer Dicke von 20 bis 50 mm, benutzt werden. Im Allgemeinen können ein oder mehrere der flachen Abstandsringe eine andere Dicke aufweisen als einer oder mehrere der anderen flachen Abstandsringe, die zwischen den beiden inneren Ringen liegen.
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Es ist auch möglich, einen dünnen (segmentierten oder unsegmentierten) Abstandsring mit einer Dicke von z. B. 0,2 mm bis 0,5 mm oder mehr zu verwenden. Ein dünner Abstandsring sorgt für ein dünneres Lager, das sich eventuell leichter in eine Anwendung wie z. B. eine Windenergieanlage einbauen lässt. Dickere Abstandsringe mit einer Dicke von weniger als 50 mm können ebenso wie noch dickere Abstandsringe bei einigen Anwendungen auch nützlich sein, wo sie für stabile und haltbare Abstandsringe oder Abstandhaltersegmente sorgen.
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Das Abstandsmittel umfasst vorteilhafterweise Metallmaterial, zum Beispiel Stahl. Das Abstandsmittel umfasst vorteilhafterweise Stahl, der wie Stähle mit hohem oder mittlerem Kohlenstoffgehalt gehärtet werden kann. Durch Härten zumindest der Fläche des Abstandsmittels lässt sich ein Verlust an Reibung an der Fläche der Abstandsringe vermeiden.
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Das erfindungsgemäße Abstandsmittel mit einer oder mehreren bearbeiteten Flächen zum Verhindern einer Innenringverlagerung eines Lagers kann bei anderen Lagertypen mit zwei oder mehreren Reihen Rollen (vorzugsweise Kegelrollen) und/oder Kugeln und einem oder mehreren äußeren Ringen verwendet werden, wobei ein oder mehrere flache Abstandsringe zwischen jedem Paar innerer Ringe des Lagers liegen können. Gibt es mehr als einen äußeren Ring, können auch ein oder mehrere flache Abstandsringe zwischen jedem Paar äußerer Ringe des Lagers liegen.
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Die erfindungsgemäße Windenergieanlage umfasst eine oben beschriebene zweireihige konische Lagerbaugruppe. Die erfindungsgemäße Windenergieanlage kann einen Generator mit einem Rotor und einem Stator umfassen. Der Rotor oder der Stator kann von der erfindungsgemäßen zweireihigen konischen Lagerbaugruppe getragen werden. Bei der erfindungsgemäßen Windenergieanlage kann es sich allgemein um eine Windenergieanlage mit getriebelosem Direktantrieb handeln. Die erfindungsgemäße Windenergieanlage weist die gleichen Vorteile auf wie die bereits beschriebene Lagerbaugruppe.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Abstandsmittels zum Anordnen zwischen zwei Komponenten, zum Beispiel zwischen zwei Ringen, einer zweireihigen konischen Lagerbaugruppe ist gekennzeichnet durch das Verformen der Fläche des Abstandsmittels, die den beiden Komponenten zugewandt ist. Die Fläche des Abstandmittels kann mechanisch oder chemisch verformt werden. Die Fläche des Abstandsmittels kann beispielsweise durch chemisches Abscheiden und/oder galvanisches Gasphasenabscheiden und/oder Diffusion und/oder thermisches Spritzen und/oder Schweißen und/oder Sandstrahlen und/oder Kugelstrahlen und/oder Laserschockverfestigen und/oder Reibungswärmebehandeln und/oder Induktionswärmebehandeln verformt werden. Das Schweißen kann unter Verwendung moderner Wärmequellen wie Plasma, Laser, Ionen, Elektronen, Mikrowellen, Sonnenstrahlen, Impulslichtbogen, pulsierender Verbrennung, Funken, Reibung und/oder Induktion erfolgen. Es kann auch mit Hilfe von Kordelung für eine erhöhte Reibung der Abstandhalterfläche gesorgt werden.
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Bei der zweireihigen konischen Lagerbaugruppe kann es sich um eine zweireihige Kegelrollen- oder konische Kugellagerbaugruppe handeln.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner das Härten der Fläche des Abstandsmittels umfassen. Des Weiteren können zusätzliche Partikel auf die Fläche des Abstandsmittels aufgebracht werden. Zum Beispiel können kleine, harte Partikel wie Industriediamanten auf die Fläche des Abstandsmittels aufgebracht werden. Besonders in Kombination mit einer Härtung der Fläche des Abstandsmittels kann dies eine hohe Reibung bei geringem Verlust an Flächenreibung des Abstandsmittels sicherstellen.
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Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen. Alle genannten Merkmale sind separat oder in beliebiger Kombination miteinander von Vorteil.
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1 zeigt schematisch einen Teil eines zweireihigen Kegelrollenlagers in einer Schnittansicht.
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2 zeigt schematisch einen Teil eines erfindungsgemäßen zweireihigen Kegelrollenlagers in einer Schnittansicht.
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3 zeigt schematisch eine Variante eines Teils eines erfindungsgemäßen zweireihigen Kegelrollenlagers in einer Schnittansicht.
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4 zeigt schematisch einen Teil einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen zweireihigen Kegelrollenlagers in einer Schnittansicht.
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5 zeigt schematisch eine zusätzliche Variante eines Teils eines erfindungsgemäßen zweireihigen Kegelrollenlagers in einer Schnittansicht.
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6 zeigt schematisch eine Windenergieanlage.
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1 zeigt schematisch einen Teil eines bekannten zweireihigen Kegelrollenlagers 1 in einer Schnittansicht. Das Lager 1 umfasst einen ersten Abschnitt 2 und einen zweiten Abschnitt 3. Der erste Abschnitt 2 umfasst einen ersten Ring 4 und einen zweiten Ring 5. Zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Abschnitt 3 liegt eine erste Reihe Rollen 6. Zwischen dem zweiten Ring 5 und dem zweiten Abschnitt 3 liegt eine zweite Reihe Rollen 7. Die Rotationsachse des Lagers 1 ist mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnet.
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Darüber hinaus ist ein Abstandsring 8 zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 angeordnet. Der Abstandsring 8 besitzt eine I-Form mit einer Anzahl Vorsprünge, um eine radiale Bewegung des ersten Rings 4 und des zweiten Rings 5 in Bezug zueinander zu verhindern. Damit eine radiale Bewegung effektiv verhindert wird, weisen die Ringe 4, 5 und 8 einen äußerst genauen Durchmesser auf.
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Es wird nun unter Bezugnahme auf 2 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 zeigt schematisch einen Teil eines erfindungsgemäßen zweireihigen Kegelrollenlagers 10 in einer Schnittansicht.
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Elemente, die Elementen aus bereits beschriebenen Figuren entsprechen, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht erneut ausführlich beschrieben.
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Das Abstandsmittel oder der Abstandsring 18 in 2 umfasst eine Anzahl Kontaktflächen 17, die eine Fläche des ersten Rings 4 oder eine Fläche des zweiten Rings 5 direkt berühren. Die Kontaktflächen 17 besitzen einen höheren Reibungskoeffizienten als eine direkte Kontaktfläche zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5. Dies bewirkt, dass sich mit Hilfe des Abstandsringes 18 der Reibungskoeffizient zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 erhöht. Folglich wird eine radiale Bewegung zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 verhindert oder zumindest reduziert.
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Der flache Abstandsring 18 kann eine Anzahl radialer Segmente umfassen.
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In 2 umfassen der erste Ring 4, der zweite Ring 5 und der Abstandsring 18 eine Öffnung 16 zum Befestigen der Ringe 4, 5, 18 aneinander. Die Öffnung 16 umfasst eine Mittellinie 15, die parallel zur Rotationsachse 9 verläuft.
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Durch Bereitstellen einer Kraft von bestimmter Größe in axialer Richtung auf die Ringe 4 und 5 und auf den flachen Abstandsring 18 wird ein Verschieben zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 in Quer- oder radialer Richtung verhindert, da zwischen dem flachen Abstandsring 18 und dem ersten Ring 4 oder dem zweiten Ring 5 eine Reibungskraft besteht, die größer ist als die in Querrichtung auf den ersten Ring 4 und den zweiten Ring 5 des Lagers 10 wirkenden Kräfte. Die auf die Ringe 4, 5, 18 wirkende Kraft kann über die Öffnung 16 bereitgestellt werden.
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Es wird nun unter Bezugnahme auf 3 eine zweite Ausführungsform beschrieben. 3 zeigt schematisch einen Teil eines erfindungsgemäßen zweireihigen Kegelrollenlagers 20 in einer Schnittansicht. Das Abstandsmittel zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 in 3 umfasst zwei axiale Segmente 28 und 29. Die Abstandsringe 28 und 29 besitzen in axialer Richtung eine unterschiedliche Dicke. Die flachen Abstandsringe 28, 29 können allgemein eine Breite oder Dicke von 55 mm oder mehr, aber vorzugsweise weniger als 100 mm, aufweisen. Es können ein oder mehrere dünne, flache Abstandsringe 28, beispielsweise mit einer Dicke zwischen 0,2 und 5 mm, in Kombination mit einem dickeren flachen Abstandsring 28, beispielsweise mit einer Dicke zwischen 20 und 50 mm, benutzt werden. Im Allgemeinen können ein oder mehrere der flachen Abstandsringe 28 und 29 eine andere Dicke aufweisen als einer oder mehrere der anderen flachen Abstandsringe, die zwischen den beiden Ringen 4 und 5 liegen.
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Es wird nun unter Bezugnahme auf 4 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 4 zeigt schematisch einen Teil eines erfindungsgemäßen zweireihigen Kegelrollenlagers 30 in einer Schnittansicht. In 4 umfasst der Abstandsring 38, der zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 liegt, zwei Dichtungsmittel 39, wie zum Beispiel O-Ringe. Die Dichtungsmittel 39 sorgen für eine Abdichtung zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5. Die Fläche 37 des flachen Abstandsrings 38 im Bereich des Dichtungsmittels 39 kann mit einer anderen Rauheit und Reibung als der vom Dichtungsmittel 39 abgewandte andere Flächenbereich 36 behandelt werden. Dies stellt sicher, dass in Querrichtung eine geringere Kraft auf den Dichtungsbereich des flachen Abstandsrings 38 wirkt als auf den vom Dichtungsbereich abgewandten Flächenbereich 36, was die Gefahr von Ermüdungserscheinungen und/oder Dauerbrüchen am flachen Abstandsring 38 bannt.
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Es wird nun unter Bezugnahme auf 5 die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 zeigt schematisch einen Teil eines erfindungsgemäßen zweireihigen Kegelrollenlagers 40 in einer Schnittansicht. In 5 umfasst das Abstandsmittel zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 einen radial innen liegenden Abstandsring 46 und einen radial außen liegenden Abstandsring 48. Der radial außen liegende Abstandsring 48 umfasst ein Dichtungsmittel 39, beispielsweise mindestens einen O-Ring, für die Dichtung an den Ringen 4 und 5. Die Fläche 45 des radial außen liegenden flachen Abstandsrings 48 kann mit einer anderen Rauheit und Reibung als der Flächenbereich 47 des radial innen liegenden flachen Abstandsrings 46 behandelt werden. Die Kontaktfläche zwischen dem radial außen liegenden Abstandsring 48 und dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 ist mit dem Bezugszeichen 45 gekennzeichnet. Die Kontaktfläche zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 und dem radial innen liegenden Abstandsring 46 ist mit dem Bezugszeichen 47 gekennzeichnet.
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Durch Bereitstellen einer Kraft von bestimmter Größe an den Ringen 4 und 5 und dem flachen Abstandsring 46 und dem flachen Abstandsring 48 wird ein Verschieben zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 in Quer- oder radialer Richtung verhindert, insbesondere aufgrund einer Reibungskraft zwischen dem inneren Abstandsring 46 und den inneren Ringen 4 und 5, die größer ist als die in Quer- oder Radialrichtung auf die innen liegenden Ringe 4 und 5 des Lagers 40 wirkenden Kräfte.
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Allgemein können alle Kontaktflächen eines Abstandsmittels so bearbeitet werden, dass sie einen hohen Reibungskoeffizienten zwischen den benachbarten Teilen sicherstellen, ohne dass die Gefahr eines Verlustes an Reibung besteht. Diese erhöhte Reibung lässt sich durch chemisches Abscheiden, galvanisches Gasphasenabscheiden, Diffusion, thermisches Spritzen und/oder Schweißen beispielsweise unter Verwendung moderner Wärmequellen wie Plasma, Laser, Ionen, Elektronen, Mikrowellen, Sonnenstrahlen, Impulslichtbogen, pulsierender Verbrennung, Funken, Reibung und/oder Induktion erreichen.
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Die erhöhte Reibung lässt sich auch durch mechanische Verformung der Abstandhalterfläche erzielen, wie beispielsweise durch Sandstrahlen, Kugelstrahlen oder Laserschockverfestigen, wobei die beiden letzteren, moderneren Verfahren wahrscheinlich benötigt werden, da der Abstandhalter von beträchtlicher Härte sein muss, wenn der Reibungskoeffizient beim Komprimieren gegen das Lager erreicht werden soll. Das Lager kann Stahl umfassen.
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Eines oder mehrere der erwähnten Wärmebehandlungsverfahren wie Reibungs- und/oder Induktionswärmebehandlung können die Härte der Fläche des Abstandsrings örtlich erhöhen, was einen Verlust bei der Reibung des Abstandsrings verhindert. Es kann auch mit Hilfe von Kordelung für eine erhöhte Reibung der Abstandhalterfläche gesorgt werden. Besonders in Kombination mit einer Härtung der Fläche des Abstandhalters könnte dies eine hohe Reibung bei geringem Verlust an Flächenreibung des Abstandsrings sicherstellen. Die erhöhte Reibung kann auch durch Aufbringen von kleinen, harten Partikeln (wie beispielsweise Industriediamanten) auf den Flächen des Abstandhalters erzielt werden, wenngleich solche harten Partikel von der Rollbahn ferngehalten werden müssen.
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Die vorliegende Erfindung reduziert allgemein ein radiales Verschieben zwischen dem ersten Ring 4 und dem zweiten Ring 5 mit Hilfe eines Abstandsrings, der Kontaktflächen mit einem erhöhten Reibungskoeffizienten bereitstellt.
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6 zeigt schematisch eine Windenergieanlage 51. Die Windenergieanlage 51 umfasst einen Turm 52, eine Gondel 53 und eine Nabe 54. Die Gondel 53 befindet sich oben auf dem Turm 52. Die Nabe 54 umfasst eine Anzahl Rotorblätter 55. Die Nabe 54 ist an die Gondel 53 montiert. Darüber hinaus ist die Nabe 54 verschwenkbar montiert, so dass sie um eine Rotationsachse 59 rotieren kann. In der Gondel 53 befindet sich ein Generator 56. Der Generator kann stattdessen an einem Konstruktionsteil der Gondel so angebracht werden, dass er an einem Endteil der Gondel liegt, und ferner an einer Rotornabe angebracht werden. Bei der Windenergieanlage 51 handelt es sich um eine Windenergieanlage mit Direktantrieb. Der Generator 56 umfasst einen Rotor und einen Stator und ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes zweireihiges konisches Lager, das den Rotor oder den Stator trägt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- zweireihiges Kegelrollenlager
- 2
- erster Abschnitt
- 3
- zweiter Abschnitt
- 4
- erster Ring
- 5
- zweiter Ring
- 6
- erste Reihe Rollen
- 7
- zweite Reihe Rollen
- 8
- Abstandsring
- 9
- Rotationsachse
- 10
- zweireihiges Kegelrollenlager
- 16
- Öffnung zum Befestigen
- 17
- Kontaktfläche
- 18
- Abstandsring
- 20
- zweireihiges Kegelrollenlager
- 25
- Kontaktfläche
- 26
- Kontaktfläche
- 28
- Kontaktfläche
- 27
- Abstandsring
- 29
- Abstandsring
- 30
- zweireihiges Kegelrollenlager
- 36
- Kontaktfläche
- 37
- Kontaktfläche
- 38
- Abstandsring
- 39
- Dichtungsmittel
- 40
- zweireihiges Kegelrollenlager
- 45
- Kontaktfläche
- 46
- radial innen liegender Abstandsring
- 47
- Kontaktfläche
- 48
- radial außen liegender Abstandsring
- 51
- Windenergieanlage
- 52
- Turm
- 53
- Gondel
- 54
- Nabe
- 55
- Rotorblatt
- 56
- Generator
- 59
- Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Laser peening and shot peening effects an fatigue life and surface roughness of friction stir welded 7075-T7351 aluminum” von Omar Hatamle, Jed Lyons und Royce Forman in der Zeitschrift „Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures”, Band 30, Ausgabe 2, Seite 115–130, Februar 2007 [0012]