DE102005001344B4 - Wind turbine - Google Patents

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Abstract

Windenergieanlage mit einem Turmkopf, mit einer über Motoren (5), insbesondere Getriebemotoren, antreibbaren Windrichtungsnachführung auf einem Turm (1), mit Gleitlagerelementen (9), (10) und (11), die auf einem Lagerring (6) gleiten, wobei wenigstens ein Teil der Gleitlagerelemente (9, 10) als Bremsbeläge benutzbar ist, indem diese Gleitlagerelemente (9, 10) anpressbar sind und wobei diese Gleitlagerelemente (9, 10) zur Bewegung des Turmkopfes als Gleitlager benutzbar sind, indem die Anpressung der Gleitlagerelemente (9, 10) lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Turmkopf geschlitzt oder geteilt ist, wobei die Reibkraft zur Arretierung des Turmkopfes durch Umschlingungsreibung aufgebracht wird, indem über Spindelantriebe (7), die an Klemmlaschen (16) angebracht sind, der Schlitz zugezogen wird, wobei der Umgriff einstückig mit dem Turmkopf hergestellt ist.Wind energy plant with a tower head, with a wind direction tracking on a tower (1) that can be driven by motors (5), in particular gear motors, with slide bearing elements (9), (10) and (11) that slide on a bearing ring (6), at least a part of the sliding bearing elements (9, 10) can be used as brake linings in that these sliding bearing elements (9, 10) can be pressed on, and these sliding bearing elements (9, 10) can be used as sliding bearings for moving the tower head by pressing the sliding bearing elements (9, 10) is detachable, characterized in that the tower head is slotted or divided, the frictional force for locking the tower head being applied by wraparound friction in that the slot is closed via spindle drives (7) which are attached to clamping lugs (16), whereby the wraparound is made in one piece with the tower head.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem Turmkopf als Teil der Maschinengondel, die auf dem Turm um die vertikale Turmachse drehbar gelagert ist, wobei zwischen dem Turm und dem Turmkopf Motoren, insbesondere Getriebemotoren, zur windrichtungsabhängigen Drehung der Gondel und des Rotors angebracht sind. Weiterhin ist ein Drehlager zur Aufnahme aller Kräfte und Momente aus der Wirkung des Windes und der Massen der Gondel vorhanden.The invention relates to a wind turbine with a tower head as part of the nacelle, which is rotatably mounted on the tower about the vertical tower axis, between the tower and the tower head motors, in particular geared motors, are mounted for wind direction-dependent rotation of the nacelle and the rotor. Furthermore, a pivot bearing for absorbing all forces and moments from the action of the wind and the masses of the gondola is available.

Das im Allgemeinen als Azimutlager bezeichnete Drehlager erlaubt zusammen mit den Getriebemotoren ein Nachführen des Rotors in die Windrichtung, um einen größtmöglichen Energieertrag zu erzielen. Diese Lager sind sehr hohen Belastungen sowohl beim Nachführen als auch beim Stillstand der Nachführantriebe oder des Rotors ausgesetzt.The rotary bearing, generally referred to as an azimuth bearing, together with the gearmotors, allows the rotor to be tracked in the wind direction in order to achieve the highest possible energy yield. These bearings are exposed to very high loads during both tracking and at standstill of Nachführantriebe or the rotor.

Üblicherweise besteht das Drehlager aus einer sogenannten Kugeldrehverbindung ( DE 198 14 629 A1 , DE 196 29 168 C1 ) oder es werden Gleitlagerelemente verwendet ( DE 199 62 978 C1 ).Usually, the pivot bearing consists of a so-called ball slewing connection ( DE 198 14 629 A1 . DE 196 29 168 C1 ) or sliding bearing elements are used ( DE 199 62 978 C1 ).

Auch vorgespannte Gleitlager, die mit Hilfe von hydrostatischem Druck in der Gleitfuge arbeiten, wurden vorgeschlagen ( DE 102 463 25 A1 ).Also preloaded sliding bearings, which work with the help of hydrostatic pressure in the slip joint, have been proposed ( DE 102 463 25 A1 ).

In der überwiegenden Zahl aller Windrichtungsnachführungen wird dem Drehlager eine hydraulisch betätigte Scheibenbremse parallel geschaltet, was die Zahl der Teile, die Ausfallwahrscheinlichkeit, den Wartungsaufwand und die Herstellkosten erhöht.In the vast majority of all Windrichtungsnachführungen the pivot bearing a hydraulically operated disc brake is connected in parallel, which increases the number of parts, the probability of failure, maintenance and manufacturing costs.

Es ist auch eine Windenergieanlage bekannt ( DE 102 23 125 A1 ), bei der der Turmkopf über ein Gleitlager gelagert ist. In dieser Patentanmeldung sind verschiedene konstruktive Ausführungsformen beschrieben, mittels denen der Turmkopf stützend auf einem eingestellten Abstand gehalten wird. Damit liegt der Turmkopf nicht mit der vollen Gewichtskraft auf dem Gleitlager auf. Dies erleichtert zum einen das Drehen des Turmkopfes zum Nachführen der Windenergieanlage abhängig von der Windrichtung. Diese Vereinfachung ist dadurch gegeben, dass die Reibungskräfte im Lager durch die geringeren Gewichtskräfte reduziert sind, die auf das Gleitlager wirken. Die konstruktiven Ausgestaltungen zur Einstellung des Abstandes des Turmkopfes sind dabei derart, dass ein Nachjustieren des Turmkopfes bei einem Verschleiß des Lagers möglich ist. In den beschriebenen und dargestellten konstruktiven Ausführungsbeispielen dieser Patentanmeldung sind die Gleitlagerelemente nicht anpressbar und damit nicht als Bremse nutzbar. Es ist grundsätzlich die Möglichkeit beschrieben, die Gleitflächen im Gleitlager als Bremsen zu benutzen.There is also a wind turbine known ( DE 102 23 125 A1 ), in which the tower head is mounted on a plain bearing. In this patent application various constructive embodiments are described, by means of which the tower head is held supportingly at a set distance. Thus, the tower head does not lie with the full weight on the plain bearing. This facilitates, on the one hand, the rotation of the tower head for tracking the wind energy plant depending on the wind direction. This simplification is provided by the fact that the friction forces in the bearing are reduced by the lower weight forces acting on the slide bearing. The constructive embodiments for adjusting the distance of the tower head are such that a readjustment of the tower head in case of wear of the bearing is possible. In the described and illustrated structural embodiments of this patent application, the sliding bearing elements are not pressed and thus not usable as a brake. It is basically described the possibility to use the sliding surfaces in the sliding bearing as brakes.

Die Erfindung hat zum Ziel, Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.The invention aims to eliminate disadvantages of the prior art.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem Turmkopf sowie mit einer über Motoren, insbesondere Getriebemotoren, antreibbaren Windrichtungsnachführung. Dabei gleiten Gleitlagerelementen auf einem Lagerring. Weiterhin sind wenigstens ein Teil der Gleitlagerelemente als Bremsbeläge benutzbar, indem diese Gleitlagerelemente anpressbar sind. Diese Gleitlagerelemente sind zur Bewegung des Turmkopfes als Gleitlager benutzbar, indem die Anpressung der Gleitlagerelemente (9, 10) lösbar ist. Nach der vorliegenden Erfindung ist der Turmkopf geschlitzt oder geteilt, wobei die Reibkraft zur Arretierung des Turmkopfes durch Umschlingungsreibung aufgebracht wird, indem über Spindelantriebe, die an Klemmlaschen angebracht sind, der Schlitz zugezogen wird, wobei der Umgriff einstückig mit dem Turmkopf hergestellt ist.The present invention relates to a wind turbine with a tower head as well as a wind direction tracking drivable via motors, in particular geared motors. Slide bearing elements slide on a bearing ring. Furthermore, at least a portion of the sliding bearing elements can be used as brake pads by these sliding bearing elements can be pressed. These plain bearing elements can be used to move the tower head as a sliding bearing by the contact pressure of the sliding bearing elements ( 9 . 10 ) is solvable. According to the present invention, the tower head is slotted or split, wherein the frictional force for locking the tower head is applied by wrap friction by the slot is pulled over spindle drives, which are attached to clamping tabs, wherein the Umgriff is made integral with the tower head.

Damit betrifft eine Windenergieanlage mit einem Turmkopf, der auf dem Turm um die vertikale Turmachse drehbar gelagert ist, wobei am Turmkopf Gleitlagerelemente vorgesehen sind, die mit Hilfe elektromotorischer Antriebe gegen einen am Turm befestigten Lagerring gepresst werden können.Thus relates to a wind turbine with a tower head, which is rotatably mounted on the tower about the vertical tower axis, wherein the tower head slide bearing elements are provided which can be pressed by means of electric motor drives against a bearing ring attached to the tower.

Damit wird Verschleiß durch kleine Relativbewegungen am Lager und in den zur Drehung des Turmkopfes in die Windrichtung angebrachten Getriebemotoren durch dynamische Windkräfte wirksam vermieden, ohne dazu gesonderte Bremssysteme parallel zum Lager oder in den Antriebsmotoren verwenden zu müssen. Die Kosten der Windrichtungsnachführung können damit erheblich reduziert werden. Das erfindungsgemäße System ist nahezu wartungsfrei.This wear is effectively prevented by small relative movements of the bearing and in the attached to rotate the tower head in the wind direction gear motors by dynamic wind forces, without having to use separate braking systems parallel to the camp or in the drive motors. The costs of wind direction tracking can thus be significantly reduced. The system according to the invention is virtually maintenance-free.

Besonders vorteilhaft zeigt sich also bei der vorliegenden Erfindung, dass Gleitlagerelemente verwendet werden, die mit großer Flächenpressung gegen einen Lagerring gedrückt werden können. Das Lagersystem erleidet darin keinen Verschleiß durch Rüttelbewegungen. Eine zusätzliche z. B. hydraulisch angetriebene Bremse mit einer gesonderten Bremsscheibe und vielen Bremsbacken erübrigt sich und kann entfallen.Thus, it is particularly advantageous in the present invention that sliding bearing elements are used, which can be pressed against a bearing ring with a large surface pressure. The bearing system suffers no wear due to shaking movements. An additional z. B. hydraulically driven brake with a separate brake disc and many brake shoes is unnecessary and can be omitted.

Eine vergleichsweise einfache konstruktive Ausgestaltung besteht darin, die Anpressung und das Lösen der Anpressung mit Hilfe von elektromotorisch angetriebenen Spindeleinheiten zu realisieren.A comparatively simple structural embodiment is to realize the contact pressure and the release of the contact pressure with the aid of motorized spindle units.

Die Gleitlagerelemente arbeiten vorteilhaft ohne Schmierung, so dass in diesem Falle Wartungsarbeiten im Zusammenhang mit Nachschmierung und Beseitigen von verbrauchtem Schmiermittel entfallen und eine Verschmutzung und Umweltbelastung durch unsachgemäßen Umgang mit Fett und Öl entfällt.The sliding bearing elements work advantageously without lubrication, so that in this case maintenance related to Relubrication and removal of used lubricant is eliminated and pollution and environmental pollution caused by improper handling of grease and oil is eliminated.

Die erforderlichen Reibkräfte werden unter Ausnutzung der Klemmwirkung einer Schelle oder eines geschlitzten Ringes mit kleineren Kräften an den Spindelantrieben erzeugt.The required friction forces are generated by utilizing the clamping action of a clamp or a slotted ring with smaller forces on the spindle drives.

Dazu können konische Gleitflächen am Lagerring verwendet werden, die zusammen mit der Umschlingung durch einen geschlitzten Ring kleine Verstellkräfte an den elektromotorisch angetriebenen Spindelantrieben ergeben.This conical sliding surfaces can be used on the bearing ring, which together with the looping through a slotted ring small adjustment forces on the electric motor driven spindle drives.

Vorteilhaft sind die motorisch angetriebenen Spindeleinheiten zum Anpressen und Lösen der Gleitlagerelemente als elektromechanische Antriebe ausgeführt, die bei Energiezufuhr in einer Drehrichtung die Gleitlagerelemente anpressen und in der anderen Drehrichtung die Anpressung der Gleitlagerelemente lösen, wobei der jeweilige Zustand auch ohne Energiezufuhr sicher gehalten wird.Advantageously, the motor-driven spindle units for pressing and releasing the sliding bearing elements are designed as electromechanical drives that press the sliding bearing elements with energy in one direction and solve the contact pressure of the sliding bearing elements in the other direction, the respective state is kept safe even without power.

Vorteilhaft schalten bei dieser Ausgestaltung interne Begrenzer den Bewegungsvorgang der Spindeleinheiten ab und melden dies an eine Steuereinheit zurück.In this embodiment, internal limiters advantageously switch off the movement process of the spindle units and report this back to a control unit.

Die elektromechanische Ausgestaltung hat Vorteile gegenüber einer hydraulischen Lösung, bei der es bei Druckverlusten zu Problemen kommen kann mit der Anpressung bzw. Lösung der Gleitlagerelemente. Bei einem Stromausfall wird der jeweilige Zustand stabil gehalten. Wenn wieder Strom zur Verfügung steht, ist die normale Funktion wieder sicher gestellt.The electromechanical design has advantages over a hydraulic solution, which can lead to problems with pressure losses with the contact pressure or solution of the sliding bearing elements. In the event of a power failure, the respective state is kept stable. When power is available again, normal operation is restored.

Der Einbau des Lagerrings kann durch Aufweiten des Turmkopfes im Bereich des Schlitzes erfolgen. Dadurch ergibt sich eine fertigungstechnisch einfache Herstellung.The installation of the bearing ring can be done by widening the tower head in the region of the slot. This results in a manufacturing technology simple production.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 sind Spindeleinheiten mit Rechts und Linksgewinde in die Klemmlaschen eingebaut, die über Hebel betätigt werden, die im Schlitz zwischen den Klemmlaschen angeordnet sind.In the embodiment according to claim 2 spindle units are installed with right and left hand thread in the clamping plates, which are actuated by levers which are arranged in the slot between the clamping straps.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 weist der Lagerring (6) konische Gleitflächen auf.In the embodiment according to claim 3, the bearing ring ( 6 ) conical sliding surfaces.

Vorteilhaft wird dadurch beim Zuziehen des Schlitzes eine erheblich größere Reibkraft erzeugt.Advantageously, a considerably greater frictional force is thereby generated when pulling the slot.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 weisen der Turmkopf und der Lagerring zusammenpassende Rillen oder Gewinde auf, wobei zwischen die Rillen bzw. Gewinde Streifen eines Gleitprismas eingeklebt werden.In the embodiment according to claim 4, the tower head and the bearing ring on matching grooves or threads, wherein between the grooves or threads strips of a sliding prism are glued.

Dabei kann ein entsprechender mit Gewinde oder Rillen versehener Pressdorn zum Einpressen verwendet werden. Vorteilhaft ist dieser Pressdorn der Lagerring.In this case, a corresponding provided with thread or grooves press mandrel can be used for pressing. Advantageously, this press mandrel is the bearing ring.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 weist der Turmkopf eine entsprechende Ausdrehung auf, durch die das Einlegen des Lagerrings auch ohne ein Aufweiten des Schlitzes möglich wird. Die Gleitelemente unterhalb des Lagerrings ragen in dessen montierter Position über den Innenradius des Turmkopfes hinaus nach innen. Diese Gleitelemente sind nachträglich montierbar.In the embodiment according to claim 5, the tower head on a corresponding recess through which the insertion of the bearing ring is possible without widening of the slot. The sliding elements below the bearing ring protrude in the mounted position beyond the inner radius of the tower head inwards. These sliding elements can be retrofitted.

Vorteilhaft sind dadurch die unteren Gleitelemente herausnehmbar, indem die Schraube, mit der das entsprechende Gleitelement befestigt ist, gelöst wird und das Gleitelement zum Turm hin verschoben wird. Der Turmkopf weist eine entsprechende Ausdrehung auf, die das Einlegen des Lagerrings auch ohne Aufweiten des Schlitzes erlaubt, wenn die Gleitelemente erst nachträglich eingelegt werden.Advantageously, thereby the lower sliding elements are removable by the screw with which the corresponding sliding element is fixed, is released and the sliding element is moved towards the tower. The tower head has a corresponding recess, which allows the insertion of the bearing ring without widening of the slot when the sliding elements are inserted only later.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 6 wird der Umgriff einstückig mit dem Turmkopf z. B. durch Gießen hergestellt, fertig bearbeitet und anschließend durch Absprengen vom Turmkopf an eingekerbten Rillen getrennt.In the embodiment according to claim 6, the wrapping is integral with the tower head z. B. prepared by casting, finished and then separated by breaking off the tower head notched grooves.

Vorteilhaft werden die Trennflächen nach dem Einbau des Lagerrings formschlüssig zusammengepasst, so dass Reibmomente vom Umgriff sicher auf den Turmkopf übertragen werden können.Advantageously, the separating surfaces are fitted together in a form-fitting manner after installation of the bearing ring, so that friction moments can be safely transmitted from the handle to the tower head.

In konstruktiver Hinsicht erweist es sich noch als vorteilhaft, wenn konische Gleitflächen am Lagerring so angebracht sind, dass sich die Flächennormalen der Gleitflächen in einem Punkt schneiden, der auf einer Linie mit der Seitenwand des Turmes liegt.Constructively, it proves to be advantageous if conical sliding surfaces are mounted on the bearing ring so that the surface normals of the sliding surfaces intersect at a point which is in line with the side wall of the tower.

Die Wirkungslinien der äußeren Kräfte im Flächenschwerpunkt der befestigten Ringquerschnitte sind in 5 dargestellt. Es ist zu sehen, dass der Schnittpunkt der Flächennormalen vorteilhaft in vertikaler Richtung in der Mitte des Lagerrings 6 liegt.The lines of action of the external forces in the centroid of the fixed ring cross sections are in 5 shown. It can be seen that the intersection of the surface normal advantageous in the vertical direction in the middle of the bearing ring 6 lies.

Die Erfindung wird anhand der 1 bis 10 näher erläutert. Die 1 bis 5 zeigen verschiedene konstruktive Ausgestaltung für die Bremsung des Turmkopfes über die Gleitlagerelemente. Die 6 bis 10 zeigen Ausgestaltungen nach der vorliegenden Erfindung.The invention is based on the 1 to 10 explained in more detail. The 1 to 5 show various structural design for the braking of the tower head over the sliding bearing elements. The 6 to 10 show embodiments of the present invention.

1 zeigt einen Längsschnitt durch die Gondel (12) einer Windenergieanlage, die drehbar auf dem Turm (1) befestigt ist und einen Vielpolgenerator (3) sowie einen Rotor (4) trägt, die zur Erzeugung von elektrischer Energie um die horizontale Achse drehen. 1 shows a longitudinal section through the nacelle ( 12 ) of a wind turbine rotatable on the tower ( 1 ) is attached and a Vielpolgenerator ( 3 ) and a rotor ( 4 ), which contributes to Generating electrical energy around the horizontal axis.

Zum Nachführen der Gondel in die jeweilige Windrichtung dienen Getriebemotoren (5), die am Turmkopf (2) befestigt sind und mit ihren Ritzeln in einen Lagerring (6) eingreifen, der seinerseits fest mit dem Turm (1) verschraubt ist.For tracking the nacelle in the respective wind direction geared motors ( 5 ) at the top of the tower ( 2 ) and with their pinions in a bearing ring ( 6 ), which in turn is fixed to the tower ( 1 ) is screwed.

Die Lagerung des Turmkopfes (2) wird, wie in 2 vergrößert dargestellt ist, durch Gleitlagerelemente (9), (10), und (11) gebildet, die am Turmkopf (2) und an den Umgriffelementen (8) befestigt sind.The storage of the tower head ( 2 ), as in 2 is shown enlarged by sliding bearing elements ( 9 ) 10 ), and ( 11 ) formed at the top of the tower ( 2 ) and at the Umgriffelementen ( 8th ) are attached.

In 2a sind die unteren Gleitlagerelemente (10) in einem scheibenförmigen Flansch (8) eingelassen, der über Spindelantriebe (7) motorisch gegen die Gleitlagerelemente (9) im Turmkopf (2) gepresst und gelöst werden kann.In 2a are the lower plain bearing elements ( 10 ) in a disk-shaped flange ( 8th ), which via spindle drives ( 7 ) Motor against the sliding bearing elements ( 9 ) in the tower head ( 2 ) can be pressed and released.

Die Spindeleinheiten (7) können auch direkt auf die unteren Gleitlagerelemente (10) wirken, wie in 2b gezeigt ist.The spindle units ( 7 ) can also directly on the lower sliding bearing elements ( 10 ), as in 2 B is shown.

3 stellt eine weitere Ausführungsart der Lagerung des Turmkopfes (2) dar, wobei seine radiale Führung durch die konisch ausgebildeten unteren Gleitlagerelemente (10) übernommen wird. Außerdem werden die Gleitlagerelemente (9) und (10) über den als Tellerfeder (13) ausgebildeten Umgriff und die Schrauben (14) derart gegen den Lagerring (6) gepresst, dass die Lagerung als geschlossene Bremse wirkt, die zum Nachführen des Turmkopfes (2) in die Windrichtung über die Spindelantriebe (7) ganz oder teilweise gelöst werden kann. Es handelt sich also um eine Sicherheitsbremse, die bei Energieausfall zwangsläufig schließt, wenn die Spindelantriebe nicht selbsthemmend ausgeführt sind. 3 represents a further embodiment of the bearing of the tower head ( 2 ), wherein its radial guidance through the conical lower sliding bearing elements ( 10 ) is taken over. In addition, the sliding bearing elements ( 9 ) and ( 10 ) over the as a plate spring ( 13 ) formed handle and the screws ( 14 ) against the bearing ring ( 6 ) that the bearing acts as a closed brake, which is used for tracking the tower head ( 2 ) in the wind direction via the spindle drives ( 7 ) can be completely or partially solved. It is therefore a safety brake, which inevitably closes in case of power failure, if the spindle drives are not designed to be self-locking.

In 3 wird gezeigt, dass das obere Gleitlagerelement (9) auch keilförmig ausgebildet sein kann, so dass bei Verschleiß der Gleitlagerelemente eine Nachstellung der Vorspannung der Tellerfeder (13) erfolgen kann, in dem das Gleitlagerelement (9) weiter eingeschoben wird. Statt der Tellerfeder können auch andere Anordnungen von Federn Verwendung finden.In 3 it is shown that the upper plain bearing element ( 9 ) may also be wedge-shaped, so that when the sliding bearing elements wear an adjustment of the bias of the plate spring ( 13 ) can take place in which the sliding bearing element ( 9 ) is pushed further. Instead of the diaphragm spring, other arrangements of springs can be used.

4 zeigt eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zum Aufbringen der Anpresskräfte über keilförmige Gleitlagerelemente (15), die motorisch über Spindelantriebe (7) horizontal verschoben werden. 4 shows a further advantageous possibility for applying the contact pressure via wedge-shaped sliding bearing elements ( 15 ), which are powered by spindle drives ( 7 ) are moved horizontally.

Die notwendigen Verschiebekräfte liegen bei dieser Anordnung je nach Keilwinkel und Reibungszahl an den beiden Keilflächen bei 20% bis 60% der vertikalen Anpresskraft. Außerdem sind die vertikalen Kräfte, die über längere Betriebszeiten bei geschlossener Bremse aufgrund turbulenter Windströmung auf die Gleitlagerelemente wirken, stark wechselnd und sie wirken dabei nicht auf die Spindelantriebe (7).Depending on the wedge angle and the coefficient of friction on the two wedge surfaces, the necessary displacement forces in this arrangement are 20% to 60% of the vertical contact pressure. In addition, the vertical forces acting on the slide bearing elements due to turbulent wind flow over long periods of operation with the brake closed, vary greatly and they do not act on the spindle drives ( 7 ).

Es gibt eine größere Zahl von Varianten des Keilkonzeptes, je nachdem ob die motorisch verstellbaren keilförmigen Gleitbeläge oben oder unten, innen oder außen, im Turmkopf (2) der im Lagering (6) angebracht sind und ob sie gezogen oder gedrückt werden.There are a larger number of variants of the wedge concept, depending on whether the motor-adjustable wedge-shaped sliding linings at the top or bottom, inside or outside, in the tower head ( 2 ) in the warehouse ( 6 ) and whether they are pulled or pushed.

Die in 4 gezeigte Anordnung der Keile (15), die an einer konischen Fläche auf der Unterseite des Lagerrings (6) anliegen erübrigen die Gleitlagerelemente (11) aus 2 zur radialen Führung.In the 4 shown arrangement of the wedges ( 15 ) on a conical surface on the underside of the bearing ring ( 6 ) abut the sliding bearing elements ( 11 ) out 2 for radial guidance.

Die Verstellkraft FU beträgt FU = FV[tan(α +/– arctanμG) + μK] mit

FV
= Vertikalkraft
α
= Keilwinkel
μG
= Reibzahl an der Keilfläche (Gewinde)
μK
= Reibzahl an der horizontalen Fläche (Kopf)
+
gilt beim Einschieben oder Spannen
–
gilt beim Herausziehen oder Lösen
The adjusting force F U is F U = F V [tan (α +/- arctan μ G ) + μ K ] With
F V
= Vertical force
α
= Wedge angle
μ G
= Friction coefficient at the wedge surface (thread)
μ K
= Friction coefficient on the horizontal surface (head)
+
applies when inserting or clamping
-
applies when pulling out or loosening

Vorteilhaft ist die Anordnung des Keils (15) auf der Unterseite des Lagerrings (6), weil die höheren Flächenpressungen durch die Vertikalkraft FV am oberen Gleitlagerelement (9) durch das Eigengewicht der Gondel (12) entstehen.Advantageous is the arrangement of the wedge ( 15 ) on the underside of the bearing ring ( 6 ), because the higher surface pressures due to the vertical force F V on the upper plain bearing element ( 9 ) by the weight of the nacelle ( 12 ) arise.

5 zeigt eine optimierte Form des Lagerrings (6) mit konisch ausgebildeten Gleitflächen. Durch die Wahl der Konuswinkel und Querschnittsabmessungen wird erreicht, dass sich der Lagerring unter der Wirkung der Flächenpressungen F2 und F3 unter den Gleitlagerelementen (9) und (10) bei jeder äußeren Vertikalkraft F1 und jeder Vorspannkraft F4 nicht verdreht, weil die Wirkungslinien der äußeren Kräfte F1, F2 und F3 durch den Schwerpunkt P1 der Querschnittsfläche des Lagerrings (6) gehen. Im Lagerring entstehen tangentiale Druckspannungen, die durch die Horizontalkraft F5 dargestellt sind. Im Lagerring (6) entstehen keine Krempelmomente, d. h. er verdreht sich nicht und erzeugt damit auch keine Biegespannungen im Anschlussflansch zum Turm (1). In ähnlicher Weise ist der ringförmige Umgriff (8) mit dem Schwerpunkt P3 in der Querschnittsfläche gestaltet. Die äußeren Kräfte F4 und F3 schneiden sich in P3 und werden durch Ringspannungen F6 aufgenommen, ohne dass sich der Querschnitt verdreht. Auch der untere ringförmige Teil des Turmkopfes (2) mit dem Schwerpunkt P3 ist nach diesen Konzept gestaltet, was die Spannungen in vorteilhafter Weise stark reduziert. 5 shows an optimized shape of the bearing ring ( 6 ) with conical sliding surfaces. By choosing the cone angle and cross-sectional dimensions is achieved that the bearing ring under the action of surface pressures F 2 and F 3 under the sliding bearing elements ( 9 ) and ( 10 ) at each outer vertical force F 1 and each biasing force F 4 is not twisted, because the lines of action of the external forces F 1 , F 2 and F 3 by the center of gravity P 1 of the cross-sectional area of the bearing ring ( 6 ) walk. The bearing ring creates tangential compressive stresses, which are represented by the horizontal force F5. In the bearing ring ( 6 No jamming moments occur, ie it does not twist and thus does not generate any bending stresses in the connecting flange to the tower (FIG. 1 ). Similarly, the annular wrap ( 8th ) designed with the center of gravity P 3 in the cross-sectional area. The external forces F 4 and F 3 intersect in P 3 and are absorbed by hoop stresses F 6 without the cross section being twisted. Also, the lower annular part of the tower head ( 2 ) with the center of gravity P 3 is designed according to this concept, which greatly reduces the stresses in an advantageous manner.

6 zeigt eine Lösung nach der vorliegenden Erfindung zum Festbremsen des Turmkopfes (2) auf dem Turm (1) über eine schellenartige Klemmvorrichtung. Der Turmkopf (2) ist geschlitzt und dort mit Klemmlaschen (16) versehen. Nach dem Verdrehen des Turmkopfes in die neue Windrichtung über die hier nicht gezeigten Getriebemotore (5), die in die Innenverzahnung des Lagerrings (6) eingreifen, wird der Schlitz mittels Spindelantrieben (7) zugefahren, so dass am Zylinderansatz des Lagerrings eine hohe Reibkraft FR entsteht, die zunächst linear mit der Klemmkraft FK der Spindelantriebe (7) zunimmt FR = 2πμFK, 6 shows a solution according to the present invention for bracing the tower head ( 2 ) on the tower ( 1 ) via a clamp-like clamping device. The tower head ( 2 ) is slotted and there with clamping straps ( 16 ) Mistake. After turning the tower head in the new wind direction via the gear motors not shown here ( 5 ), which in the internal toothing of the bearing ring ( 6 ), the slot is driven by means of spindle drives ( 7 ), so that at the cylinder shoulder of the bearing ring, a high frictional force F R is formed, which is initially linear with the clamping force F K of the spindle drives ( 7 ) increases F R = 2πμF K ,

Durch Vergrößern der Hebelverhältnisse L2/L1 lässt sich die Reibkraft noch steigern: FR = L2/L1πμFK By increasing the lever ratios L 2 / L 1 , the frictional force can be increased even more: F R = L 2 / L 1 πμF K

In der Schnittdarstellung der 7 erkennt man, dass hier der Umgriff (8) einstückig mit dem Turmkopf (2) hergestellt ist. Der Einbau des Lagerrings (6) erfolgt durch Aufbiegen des Turmkopfes (2) am hinteren geschlitzten Ende. Dazu muss die Wandstärke des Turmkopfes im unteren Bereich gering gehalten werden. Entsprechende Rippen versteifen das Gussstück für vertikale Belastung, ohne dass die Steifigkeit des Ringes stark zunimmt. Die Bohrungen (17) dienen zur Aufnahme der Getriebemotoren (5).In the sectional view of 7 you realize that here the Umgriff ( 8th ) in one piece with the tower head ( 2 ) is made. The installation of the bearing ring ( 6 ) is done by bending the tower head ( 2 ) at the rear slotted end. For this purpose, the wall thickness of the tower head in the lower area must be kept low. Corresponding ribs stiffen the casting for vertical loading without the rigidity of the ring greatly increasing. The holes ( 17 ) are used to accommodate geared motors ( 5 ).

8 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Spindelantriebe (7), die mit beidseitigen Kugelgewindespindeln und Muttern aufgebaut sind und durch einen Hebel (18) betätigt werden. Zum Schließen der Bremse wird der Schlitz über die Klemmlaschen (19) mit den Spindelantrieben zugezogen. In vorteilhafter Weise sind in 7 und 8 eine oder zwei Laufbahnen für die Gleitlagerelemente (9) und (10) konisch ausgeführt, wodurch die Reibkraft sich gegenüber der Ausführung in 6 weiter erhöht: FR = (L2/L1)πμFK/sinβ/2 wobei β der Keilwinkel an dem Lagerring (6) ist. 8th shows a particularly advantageous embodiment of the spindle drives ( 7 ), which are constructed with double-sided ball screw spindles and nuts and by a lever ( 18 ). To close the brake, the slot over the clamping straps ( 19 ) tightened with the spindle drives. Advantageously, in 7 and 8th One or two raceways for the sliding bearing elements ( 9 ) and ( 10 ) tapered, whereby the frictional force against the execution in 6 further increased: F R = (L 2 / L 1 ) πμF K / sinβ / 2 where β is the wedge angle at the bearing ring ( 6 ).

Eine besonders leicht bauende Turmkopfvariante ist in 9 dargestellt. Sowohl der Turmkopf (2) als auch der Lagering (6) sind in einem Gewinde oder parallelen Rillen (19) ausgeführt. Der Turmkopf ist wie in den 7, 8 und 9 geschlitzt, so dass das Innengewinde im Turmkopf (2) auf den Gewindeteil (19) des Lagerrings gepresst werden kann. Durch die geringen Gewinde- bzw. Rillentiefe ist eine axiale Montage möglich, wenn der Turmkopf um etwas mehr als ΔR im Radius aufgeweitet wird, in dem der Turmkopf an den Klemmlaschen (16) auseinander gedrückt wird.A particularly easy tower tower variant is in 9 shown. Both the tower head ( 2 ) as well as the storage ( 6 ) are in a thread or parallel grooves ( 19 ). The tower head is like in the 7 . 8th and 9 slotted so that the internal thread in the tower head ( 2 ) on the threaded part ( 19 ) of the bearing ring can be pressed. Due to the small thread or groove depth, an axial mounting is possible if the tower head is widened by a little more than ΔR in the radius, in which the tower head on the clamping plates ( 16 ) is pressed apart.

Als Gleitlagerelemente werden Streifen eines Gleitprismas (20) in die Nuten des Turmkopfes eingelegt, verklebt und mit Hilfe eines Gewindedorns oder mit dem Lagerring (6) verpresst, in dem der Schlitz im Turmkopf (2) zugezogen wird, bis die Verklebung ausgehärtet ist.As sliding bearing elements strips of a sliding prism ( 20 ) inserted into the grooves of the tower head, glued and with the help of a threaded mandrel or with the bearing ring ( 6 ) in which the slot in the tower head ( 2 ) is tightened until the bond has cured.

10 zeigt eine weitere Ausführung, bei der der Lagerring (6) ohne Aufweitung des geschlitzten Turmkopfes (2) axial eingebaut werden kann. Die Gleitlagerelemente (10) sind doppelt keilförmig und lassen sich einzeln ein- und ausbauen und mit Hilfe von Schrauben (21) so fixieren, dass sie beim Bremsen am Turmkopf nicht rutschen. Durch Bewegen senkrecht zur Schraubenachse lässt sich Spiel nachstellen. 10 shows a further embodiment in which the bearing ring ( 6 ) without widening of the slotted tower head ( 2 ) can be installed axially. The sliding bearing elements ( 10 ) are double wedge-shaped and can be individually installed and removed and with the help of screws ( 21 ) so that they do not slip when braking on the tower head. By moving perpendicular to the screw axis, play can be adjusted.

Die notwendigen Reibungskräfte entstehen auch hier durch Zuziehen des Schlitzes über die Spindelantriebe (7), die hier nicht gezeigt sind.The necessary frictional forces also arise here by pulling the slot over the spindle drives ( 7 ), which are not shown here.

Claims (6)

Windenergieanlage mit einem Turmkopf, mit einer über Motoren (5), insbesondere Getriebemotoren, antreibbaren Windrichtungsnachführung auf einem Turm (1), mit Gleitlagerelementen (9), (10) und (11), die auf einem Lagerring (6) gleiten, wobei wenigstens ein Teil der Gleitlagerelemente (9, 10) als Bremsbeläge benutzbar ist, indem diese Gleitlagerelemente (9, 10) anpressbar sind und wobei diese Gleitlagerelemente (9, 10) zur Bewegung des Turmkopfes als Gleitlager benutzbar sind, indem die Anpressung der Gleitlagerelemente (9, 10) lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Turmkopf geschlitzt oder geteilt ist, wobei die Reibkraft zur Arretierung des Turmkopfes durch Umschlingungsreibung aufgebracht wird, indem über Spindelantriebe (7), die an Klemmlaschen (16) angebracht sind, der Schlitz zugezogen wird, wobei der Umgriff einstückig mit dem Turmkopf hergestellt ist.Wind turbine with a tower head, with one over engines ( 5 ), in particular geared motors, drivable wind direction tracking on a tower ( 1 ), with plain bearing elements ( 9 ) 10 ) and ( 11 ), which are mounted on a bearing ring ( 6 ), wherein at least a part of the sliding bearing elements ( 9 . 10 ) is usable as brake pads by these sliding bearing elements ( 9 . 10 ) are pressed and wherein these sliding bearing elements ( 9 . 10 ) are used to move the tower head as a sliding bearing by the contact pressure of the sliding bearing elements ( 9 . 10 ) is detachable, characterized in that the tower head is slotted or divided, wherein the frictional force is applied to the locking of the tower head by wrap friction, by spindle drives ( 7 ), which are attached to clamping straps ( 16 ) are attached, the slot is pulled, the Umgriff is made in one piece with the tower head. Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Spindeleinheiten (7) mit Rechts- und Linksgewinde in die Klemmlaschen (16) eingebaut sind und über Hebel (18) betätigt werden, die im Schlitz zwischen den Klemmlaschen angeordnet sind.Wind energy plant according to claim 1, characterized in that spindle units ( 7 ) with right and left hand thread into the clamping straps ( 16 ) and via levers ( 18 ) are actuated, which are arranged in the slot between the clamping plates. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (6) konische Gleitflächen aufweist.Wind energy plant according to one of claims 1 or 2, characterized in that the bearing ring ( 6 ) has conical sliding surfaces. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Turmkopf (2) und der Lagerring (6) zusammenpassende Rillen oder Gewinde aufweisen, wobei zwischen die Rillen bzw. Gewinde Streifen eines Gleitprismas (20) eingeklebt werden. Wind energy plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tower head ( 2 ) and the bearing ring ( 6 ) have matching grooves or threads, wherein between the grooves or threads strips of a sliding prism ( 20 ) are glued. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Turmkopf (2) eine entsprechende Ausdrehung aufweist, durch die das Einlegen des Lagerrings (6) auch ohne ein Aufweiten des Schlitzes möglich wird, wobei die Gleitelemente unterhalb des Lagerrings in dessen montierter Position über den Innenradius des Turmkopfes hinaus nach innen ragen, wobei diese Gleitelemente nachträglich montierbar sind.Wind energy plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tower head ( 2 ) has a corresponding recess through which the insertion of the bearing ring ( 6 ) without a widening of the slot is possible, wherein the sliding elements protrude below the bearing ring in the mounted position beyond the inner radius of the tower head inwardly, said sliding elements are retrofittable. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgriff (8) einstückig mit dem Turmkopf (2) z. B. durch Gießen hergestellt fertig bearbeitet und anschließend durch Absprengen vom Turmkopf an eingekerbten Rillen getrennt wird.Wind energy plant according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Umgriff ( 8th ) in one piece with the tower head ( 2 ) z. B. finished by casting and then separated by breaking off the tower head on notched grooves.
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