Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Getriebelagerung einer Windenergieanlage mit einem Rotor, einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Rotorwelle, einem Getriebe und einem Maschinenträger, umfassend wenigstens ein zwischen einer Rotornabe und dem Getriebe angeordnetes Wälzlager und wenigstens zwei Auflager am Getriebe, wobei die Auflager jeweils wenigstens einen zentralen Stützkörper, wenigstens einen Rahmen und mehrere zwischen dem Rahmen und dem zentralen Stützkörper eingespannte oder einspannbare Flachelastomerkörper aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner eine Windenergieanlage sowie ein Verfahren zum Warten einer Getriebelagerung einer Windenergieanlage.

Viele moderne Windenergieanlagen mit im Wesentlichen horizontalen Rotorwellenachsen weisen in einer Gondel bzw. einem Maschinenhaus an der Turmspitze ein Getriebe auf, das den Rotor mit einem Generator verbindet. In der Gondel ist ein Maschinenträger un-

BESTÄTIGUNGSKOPIE tergebracht, auf dem der Generator sowie das Getriebe gelagert sind. Da der Maschinenträger auch den Rotor tragen muss, wird in solchen Fällen üblicherweise eine Dreipunktlagerung oder eine Vierpunktlagerung verwendet.

Die beispielhaft zu nennende Dreipunktlagerung umfasst ein Wälzlager, durch das die Rotorwelle geführt ist und das die Rotorwelle stützt. Zwei weitere Lagerpunkte sind seitlich am Getriebe angeordnet und befestigen das Getriebe am Maschinenträger. Diese seitlichen Lager nehmen auch das Getriebedrehmoment auf und werden als Auflager bzw. Getriebeauflager bezeichnet.

In den meisten existierenden Windenergieanlagen mit Getrieben ist das Wälzlager an der Rotorwelle als Festlager ausgebildet, d.h. dass dieses Wälzlager Rotorschubkräfte, die vom Wind auf den Rotor übertragen werden, aufnimmt und auf den Maschinenträger überträgt. Damit wird das Getriebe nicht mit entsprechenden Rotorschubkräften belastet und somit geschont. In diesem Fall müssen die Rotorwelle und das Wälzlager sehr stabil ausgebildet sein. Die Auflager seitlich am Getriebe sind dann als Loslager ausgebildet, so dass sie in axialer Richtung, also parallel zur Rotorwellenachse, weich ausgebildet sind.

Eine weitere Aufgabe der Lager, insbesondere der Auflager, ist die Körperschallentkopplung des Getriebes von dem Maschinenträger. Üblicherweise ist bei bekannten Getriebeauflagern jeder Bolzenkopf zur Körperschallentkopplung mit einer zylindrischen Gummilage, auch "Buchse" genannt, umhüllt, die sowohl vertikale als auch horizontale Belastungen abfedert. In axialer Richtung, also parallel zur Rotorwellenachse sind solche Lager weich. Die Geometrie des Bolzens wird durch die Gummibuchse vorgegeben. Eine Anpassung der Steifigkeit bei vorgegebener Geometrie ist durch die Auswahl der Elastomermaterialien möglich. Die Elastomerbuchsen dienen weiterhin der Körperschallentkopplung des Getriebes und sind häufig als Zylinderhalbschalen ausgeführt. Die Anbauteile dieser Elastomerkörper sind mit traditionellen Bearbeitungsverfahren, beispielsweise Bohren und Drehen, herstellbar.

Bei der Auslegung der Lager sind die Übertragung hoher Belastungen, nämlich einiger Hundert Tonnen, eine wirkungsvolle Schallentkopplung, eine einfache Austauschmöglichkeit der unter Belastung alternden Elastomerelemente, sowie eine wirtschaftliche Herstellung der Körperschallentkopplung sowie der Anschlusskonstruktion auf einen Nenner zu bringen.

Aus US 7 819 624 B2 ist ein Aufhängungssystem bekannt, bei dem anstelle eines zylindrischen Elastomerkörpers mehrere flächige Elastomerkörper an verschiedenen Seiten verwendet werden, die gegenüber einer Kompression steif sind. Diese sind um ein zentrales Lager (bearing) herum angeordnet und in einem äußeren Rahmen eingespannt.

Aus EP 1 197 677 A2 ist ebenfalls die Verwendung von elastischen Flachkörpern als Auflager eines Getriebes einer Windenergieanlage bekannt, bei der das Getriebe seitlich zwei im Querschnitt rautenförmige Lagerkörper umfasst, an denen oben und unten jeweils ein Flachkörper schräg zueinander angeordnet ist. Die vier Flachkörper links und rechts des Getriebes bilden zusammen eine Rautenform.

Einen anderen Weg geht die technische Lehre in WO 2008/028616 A2, in der ein Auflager einer Windenergieanlage zwei konusförmige Elastomerkörper mit vertikaler Symmetrieachse verwendet, mit denen auch eine Festlagerung des Getriebes verwirklicht wird. In EP 1 867 871 A2 ist eine abschlagbare Drehmomentstütze offenbart, die eine Festlagerung mit Konuselementen und fliegender Anordnung offenbart.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebelagerung, eine Windenergieanlage und ein Verfahren zur Wartung einer Getriebelagerung einer Windenergieanlage zur Verfügung zu stellen, die im Betrieb der Windenergieanlage auftretende Lasten sicher aufnimmt, eine wirkungsvolle Schallentkopplung ermöglicht, eine einfache Austauschbarkeit von Elastomerkörpern sowie eine wirtschaftliche Herstellung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Getriebelagerung einer Windenergieanlage mit einem Rotor, einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Rotorwelle, einem Getriebe und einem Maschinenträger, gelöst, das wenigstens ein zwischen einer Rotornabe und dem Getriebe angeordnetes Wälzlager und wenigstens zwei Auflager am Getriebe umfasst, wobei die Auflager jeweils wenigstens einen zentralen Stützkörper, wenigstens einen Rahmen und mehrere zwischen dem Rahmen und dem zentralen Stützkörper eingespannte oder einspannbare Flachelastomerkörper aufweisen, wobei die Getriebelagerung dadurch weitergebildet ist, dass wenigstens zwei der Auflager als Festlager zur Aufnahme von wenigstens 50 % der im Betrieb der Windenergieanlage auftretenden in axialer Richtung der Rotorwelle wirkenden Rotorschubkräfte ausgebildet sind. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die als Festlager ausgebildeten Auflager mehr als 80 %, insbesondere mehr als 95 %, der Rotorschubkräfte aufnehmen.

Unter einem Flachelastomerkörper werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung flächige ebene Körper aus einem Elastomer ver- standen, in Abgrenzung zu Elastomerkörpern mit gebogenen oder gekrümmten Oberflächen, wie beispielsweise konusförmige oder zylindrische Körper, also nicht flachen Körpern.

Die erfindungsgemäße Getriebelagerung weist wenigstens zwei Auflager am Getriebe auf, die als Festlager ausgeführt sind. Dadurch ist es möglich, das Wälzlager an der Rotorwelle als Loslager auszuführen, jedoch kann das Wälzlager auch teilweise als Festlager ausgeführt sein und einen Teil der Rotorschubkräfte ebenfalls aufnehmen. Je weniger Rotorschubbelastung das Wälzlager aufnehmen muss, desto kleiner und kompakter kann das Lager ausgeführt werden. Bei einem kleineren Lager kann auch der Durchmesser der Rotorwelle kleiner ausgeführt sein.

Die erfindungsgemäße Verwendung von Flachelastomerkörpern, die aus dem Stand der Technik bereits in Verbindung mit Loslagern bekannt sind, vereinfacht die Herstellung der entsprechenden elastischen Körper wesentlich gegenüber den bekannten runden oder ko- nusförmigen Körpern und trägt zu deren Dauerhaftigkeit bei.

Der zentrale Stützkörper und der Rahmen erfordern gegenüber Lagern des Standes der Technik mit zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Elastomeren eine veränderte Geometrie, da nunmehr ebene Flächen zur Aufnahme der Flachelastomerkörper hergestellt werden müssen, die zueinander komplementär sind. Diese schiefen Ebenen sollten mit hoher Präzision zueinander gefertigt sein. Anders als die Flachelastomerkörper bleiben der Rahmen und der zentrale Stützkörper jedoch während der Lebensdauer der Windenergieanlage erhalten, so dass diese nur einmal gefertigt werden müssen, während die Flachelastomerkörper im Verlauf der Lebensdauer einer Windenergieanlage ausgetauscht werden müssen. Der erhöhte Aufwand zur Herstellung der ebenen Polygonalstruktur des Stütz- körpers und des Rahmens wird daher durch die Vereinfachung der Herstellung der Flachelastomerkörper gegenüber gekrümmten Elastomerkörpern aufgewogen.

Vorteilhafterweise ist der zentrale Stützkörper mit dem Getriebe verbunden und der Rahmen mit dem Maschinenträger, oder ist der zentrale Stützkörper mit dem Maschinenträger verbunden und der Rahmen mit dem Getriebe. Besonders bevorzugt ist die erstgenannte Ausführungsform, bei der der Stützkörper mit dem Getriebe verbunden ist und der Rahmen mit dem Maschinenträger.

Vorzugsweise sind in einem als Festlager ausgebildeten Auflager jeweils wenigstens zwei Flachelastomerkörper an unterschiedlichen Seiten des zentralen Stützkörpers in unterschiedlichen Richtungen schräg zur Rotorwellenachse so ausgerichtet und zueinander angeordnet, dass der Stützkörper in Richtung einer zur Rotorwellenachse parallelen Rotorschubbelastung zwischen den Flachelastomerkörpern eingekeilt ist. Bei Flachelastomerkörpern, die bislang lediglich als Loslager eingesetzt werden, führt die Aufnahme des Rotorschubs zu Schub- oder auch Scherbelastungen im Gummi. Auf Schub reagiert Gummi mit großen Verformungen, sodass die Flachelastomere stark einfedern. Solcherart werden Flachelastomere in Loslagern eingesetzt. Bei der erfindungsgemäßen Einkeilung des zentralen Stützkörpers werden nunmehr die Rotorschubbelastungen teilweise in Druckbelastungen im Gummi überführt. Auf Druck reagiert Gummi mit einem harten Federverhalten, sodass die Einkeilung die Verwendung der Flachelastomerkörper als Festlager stark begünstigt.

Als Rotorschub ist im Rahmen dieser Erfindung die aus dem Winddruck auf den Rotor resultierende Axialkraft in Richtung der Rotordrehachse bezeichnet. Je nach Betriebszustand, insbesondere auch bei Bremsmanövern, kann es auch zu einer Umkehrung der Schubrichtung (negativer Rotorschub) kommen. In diesem Falle zieht der Rotor den Turm nach vorn. Aus diesem Grunde ist es von Vorteil, wenn das als Festlager ausgebildete Auflager die Kraftaufnahme in beiden Richtungen übernehmen kann. Daher ist die Einkeilung bevorzugt so ausgeführt, dass Rotorschubkräfte in beiden Richtungen sicher aufgenommen werden, sodass ein Festlager in beiden Kraftrichtungen realisiert ist.

Der zentrale Stützkörper ist vorzugsweise ein Bolzen. Der Bolzen oder zentrale Stützkörper weist vorzugsweise einen im Wesentlichen polygonalen Querschnitt auf, um Kontaktflächen für die Flachelastomerkörper bereitzustellen.

Der zentrale Stützkörper weist vorzugsweise zur Einstellung der Verkeilung einen in Richtung der Rotorwelle variablen Querschnitt auf, insbesondere eine variable Höhe. Der variable Querschnitt ergibt sich aus den schräg gestellten Auflageflächen des Stützkörpers für die Flachelastomerkörper. Da die Drehmomentbelastungen des Getriebes von dem Auflager aufgefangen werden müssen, sind die Flachelastomerkörper vorzugsweise oberhalb und unterhalb des zentralen Stützkörpers angeordnet, da seitliche, also horizontale Belastungen senkrecht zur Rotorwellenachse weniger groß sind als diejenigen, die in vertikaler Richtung führen, sofern das Auflager seitlich am Getriebe angeordnet ist. Die variable Höhe stellt daher die bevorzugte Variante dar, da das Lager als Auflager dient. Bei einem beispielsweise unterhalb des Getriebes angeordneten Auflager ist die Geometrie gegebenenfalls anders zu wählen, so dass hier beispielsweise ein im Wesentlichen symmetrischer Querschnitt oder breiter Querschnitt mit seitlich angeordneten Flachelastomerkörpern vorzugsweise gewählt wird. Die Geometrie des zentralen Stützkörpers wird im Auslegungspro- zess insbesondere durch Anpassen der Höhe so gewählt, dass die Materialausnutzung für horizontale und vertikale Lasten gleich ist.

Ein Auflager weist vorteilhafterweise eine einseitige oder eine doppelte Lagerung auf. Eine doppelte Lagerung ist eine Lagerung in einer„T"-Konfiguration, wobei ein Arm des Auflagers, der mit dem Getriebe oder dem Maschinenträger verbunden ist, am Auflager in einem Doppelbolzen bzw. Doppelstützkörper mit zwei Bolzenköpfen bzw. mit zwei Stützkörpern endet, von denen jeder einzelne Bolzenkopf bzw. Stützkörper mit Flachelastomerkörpern in einem eigenen Rahmen eingespannt ist. Diese doppelte Lagerung bzw. beidseitige Lagerung ist besonders stabil und verringert den konstruktiven Aufwand für jede einzelne Halterung.

Eine ebenfalls bevorzugte einseitige Lagerung stellt eine so genannte„fliegende Lagerung" dar. Diese verringert den konstruktiven Aufwand, wobei allerdings das eine Lager massiver ausfallen muss als die einzelnen Lager bei einer beidseitigen Lagerung. Eine fliegende Lagerung hat Vorteile in der Wartbarkeit, da weniger Flachelastomerkörper ausgetauscht werden müssen, wenn sie verschlissen sind, außerdem verbessert sich die Erreichbarkeit, da die Halterung der fliegenden Lagerung an einer Seite des Auflagers angebracht sein kann, die von Bedienpersonal gut zu erreichen ist, während auf der gegenüberliegenden Seite häufig der Platz sehr beschränkt ist, um an das Lager heranzukommen.

Ein oder mehrere Flachelastomerkörper sind vorteilhafterweise als polygonale Flachelastomerkörper mit mehr als drei, insbesondere abgerundeten, Ecken, als elliptische Flachelastomerkörper oder als kreisförmige Flachelastomerkörper ausgebildet. Besonders bevorzugt sind in diesem Fall kreisförmige Flachelastomerkörper, da die- se besonders wenig Verschleiß unterliegen, da die runde Form eine in jedem Fall gleichmäßige Kraftverteilung nach sich zieht. Bei polygonalen, beispielsweise quadratischen oder rechteckigen, elastischen Flachelastomerkörpern ist es vorteilhaft, die Ecken abzurunden, um Kraftspitzen an den Ecken, die zu einer besonders schnellen Materialermüdung führen, zu vermeiden.

Vorzugsweise ist die Höhe des zentralen Stützkörpers größer als die Breite des Stützkörpers. Dies ist insbesondere bei einem seitlich angebrachten Auflager der Fall, bei dem die größte Belastung in der Vertikalen entsteht, hervorgerufen einerseits durch das über den Hebel des Wälzlagers und die Rotorwelle eingebrachte Nickmoment des Rotors und andererseits durch die in vertikaler Richtung wirkenden Kräfte aus dem Drehmoment während des Betriebs der Windenergieanlage.

Vorzugsweise sind die Flachelastomerkörper, insbesondere in Abhängigkeit der im Betrieb der Windenergieanlage auf sie einwirkenden Lasten, insbesondere Rotorschub, Drehmoment, Giermoment und/oder Nickmoment, unter Winkeln von mehr als 45° oder von weniger als 45° zu einer Horizontalen oder einer Vertikalen angeordnet. Diese Abweichung von dem Neigungswinkel von 45° ist abhängig von den auftretenden Kräften zu bestimmen. Bei seitlich angeordneten Auflagern sind flachere Anordnungen vorteilhaft, bei denen die Flachelastomerkörper beispielsweise unter Winkeln bezüglich einer horizontalen Ebene von zwischen 15° und 40°, bevorzugt 25° bis 35°, angeordnet sind.

Der zentrale Stützkörper ist vorteilhafterweise parallel oder senkrecht zur Rotorwellenachse angeordnet, bei einer senkrechten Anordnung zur Rotorwellenachse insbesondere im Wesentlichen horizontal. Damit werden zwei Möglichkeiten der Ausrichtung des zent- ralen Stützkörpers angegeben. Eine davon ist die von den Loslagern mit hohlzylindrischen Elastomerkörpern bekannte Ausrichtung parallel zur Rotorwellenachse. Dies ist insbesondere in der Breite platzsparend, da das eigentliche Lager mit den Elastomerkörpern sehr dicht am Getriebe angeordnet sein kann. Die Alternative ist die Ausrichtung des zentralen Stützkörpers senkrecht zur Rotorwellenachse, insbesondere in einer horizontalen Richtung. Diese Ausführungsform benötigt wenig Raum in einer Richtung parallel zur Rotorwellenachse.

Die erfindungsgemäße Getriebelagerung wird vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass der Rahmen ein oberes Rahmenteil und ein unteres Rahmenteil aufweist, die mittels Stehbolzen miteinander verbindbar oder verbunden sind, wobei die Stehbolzen durch durchgehende Öffnungen im oberen Rahmenteil steckbar oder gesteckt sind und mit dem unteren Rahmenteil oder dem Maschinenträger oder dem Getriebe verbindbar sind, wobei die Stehbolzen oberhalb des oberen Rahmenteils mit Schraubmuttern versehen sind, wobei das untere Rahmenteil fest mit dem Maschinenträger verbindbar oder verbunden ist. Insbesondere können die Stehbolzen zusätzlich durch durchgehende Öffnungen im unteren Rahmenteil steckbar oder gesteckt sein und zwischen dem oberen Rahmenteil und dem unteren Rahmenteil mit Schraubmuttern versehen sein. In diesem Fall können die Stehbolzen der Verschraubung des gesamten Rahmens mit dem Maschinenträger dienen. Das untere Rahmenteil kann auch beispielsweise mit dem Maschinenträger verschweißt sein. Eine solche Ausbildung mit zwei Rahmenteilen, den dazwischen angeordneten zentralen Stützkörper und den dazwischen angeordneten Flachelastomerkörpern ist besonders gut zur Montage, Demontage und Wartung geeignet. Die oberen und unteren Rahmenteile können auch als „Oberbock" und „Unterbock" bezeichnet werden. Insbesondere für den letzten Fall ist vorzugsweise ein Demontagehaltekörper umfasst, der einerseits mit einem mit dem Getriebe verbundenen Teil eines Auflagers und andererseits mit einem dem Maschinenträger verbundenen Teil des Auflagers oder dem Maschinenträger selbst verbindbar ist. Insbesondere kann der Demontagekörper mit dem Stützkörper einerseits und dem unteren Rahmenteil o- der dem Maschinenträger andererseits verbunden sein, wenn der Stützkörper mit dem Getriebe verbunden ist. Dieser Demontagehaltekörper kann den zentralen Stützkörper und somit das Auflager ortsfest halten, wenn der Rahmen aufgeschraubt wird, um die Flachelastomerkörper auszutauschen oder zu inspizieren. Wenn der zentrale Stützkörper oder der Rahmen nicht festgehalten würde, könnte das Getriebe unter dem Gewicht des Rotors über das Wälzlager nach oben gerissen werden und die Windenergieanlage beschädigen.

Weiter wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch eine Windenergieanlage mit einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Getriebelagerung gelöst.

Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Warten einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Getriebelagerung einer Windenergieanlage gelöst, bei dem a) zum Warten von zwischen dem zentralen Stützkörper und dem oberen Rahmenteil angeordneten Flachelastomerkörpern

- zunächst der Demontagehaltekörper einerseits mit einem mit dem Getriebe verbundenen Teil eines Auflagers und andererseits mit einem mit dem Maschinenträger verbun- denen Teil des Auflagers oder mit dem Maschinenträger verbunden wird, anschließend die Schraubmuttern auf den Stehbolzen oberhalb des oberen Rahmenteils gelockert werden und/oder b) zum Warten von zwischen dem zentralen Stützkörper und dem unteren Rahmenteil angeordneten Flachelastomerkörpern

- zunächst die Schraubmuttern auf den Stehbolzen oberhalb des oberen Rahmenteils gelockert werden und anschließend das Getriebe mit dem zentralen Stützkörper durch das Rotorgewicht oder durch Hilfsmittel angehoben wird.

Mittels dieses Verfahrens ist es möglich, die an allen Seiten des zentralen Stützkörpers angeordneten Flachelastomerkörper zu entnehmen, zu inspizieren und gegebenenfalls auszutauschen, ohne dass das Getriebe noch anderweitig gesichert werden müsste. Als Hilfsmittel, wenn das Rotorgewicht nicht ausreicht, kommen beispielsweise elektrische oder hydraulische Hebevorrichtungen zum Einsatz.

Wenn sowohl die oberen als auch die unteren Flachelastomerkörper gewartet werden sollen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass

- wenn die Schritte a) und b) hintereinander ausgeführt werden, nach Ausführung der Teilschritte des Schrittes a) und vor Ausführung der Teilschritte des Schrittes b) der Rahmen wieder verspannt wird und der Demontagehaltekörper entfernt wird, oder, wenn die Schritte b) und a) hintereinander ausgeführt werden, nach Ausführung der Teilschritte des Schrittes b) und vor Ausführung der Teilschritte des Schrittes a) der Rahmen wieder verspannt wird.

Auf diese Weise ist ein sicherer und effizienter Wartungsvorgang möglich.

Die zu den einzelnen Erfindungsgegenständen, also der Getriebelagerung, der Windenergieanlage und dem Verfahren, genannten Vorteile, Merkmale und Eigenschaften gelten auch für die jeweils anderen Erfindungsgegenstände, die sich aufeinander beziehen.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch die Gondel einer bekannten Windenergieanlage, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Auflagers mit Flachelastomerkörpern,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Loslagers mit Flachelastomerkörpern,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels eines Loslagers mit Flachelastomerkörpern,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Auflagers,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Auflagers,

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Auflagers,

Fig. 8 eine weitere schematische Darstellung des Auflagers gemäß Fig. 7,

Fig. 9 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein als fliegendes Lager ausgebildetes erfindungsgemäßes Auflager,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Auflagers,

Fig. 1 1 eine weitere schematische Darstellung des Auflagers gemäß Fig. 9,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines weiteren erfin- dungsgemäßen Auflagers,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Auflagers,

Fig.14 eine schematische Darstellung eines weiteren Auflagers und

Fig. 15 eine weitere schematische Darstellung eines Auflagers gemäß Fig. 14.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.

In Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung durch eine Gondel einer bekannten Windenergieanlage, beispielsweise der Windenergieanlage MD70 der Anmelderin, gezeigt. Die Gondel 3 sitzt auf einem Turm 2, dessen gondelnaher Abschnitt dargestellt ist. Links in Fig. 1 ist ein Rotor dargestellt mit einer Rotornabe 4, Rotorblättern 5, die nur im Bereich der Rotorblattwurzel dargestellt sind. Die Rotorblätter 5 weisen im Bereich der Rotorblattwurzel jeweils ein Rotorblattlager 6 auf, an das ein Blattverstellantrieb 7 angreift. Der Blattverstellantrieb 7 wird durch eine Steuerung 8 angesteuert und verändert im Betrieb der Windenergieanlage 1 den Blatteinstellwinkel des jeweiligen Rotorblatts 5.

Die Gondel 3 beherbergt einen Maschinenträger 12, der über einen Turmkopfdrehkranz 9 mit dem Turm 2 verbunden ist. Am Turmkopfdrehkranz 9 greifen Windnachführungsmotoren 10 einer Azimutverstellung an, die die Gondel bzw. den Rotor in Richtung auf die herrschende Windrichtung ausrichten. Hierzu sind vier Windnachfüh- rungsmotoren 10 vorhanden, von denen zwei auf der dargestellten Seite angeordnet sind und zwei verdeckt dahinter auf der anderen Seite des Maschinenträgers 12. Ebenfalls greifen am Turmkopfdrehkranz 9 Azimutbremsen 11 an, die der Arretierung der Azimuteinstellung des Rotors dienen.

Der Rotor treibt eine Rotorwelle 13 an, die in einem als Wälzlager ausgebildeten Rotorlager 14 drehbar gelagert ist. Bei der Windenergieanlage MD70 der Anmelderin ist das Rotorlager 14 als Festlager ausgebildet, das nur wenige Millimeter Spiel in axialer Richtung der Rotorwelle 13 erlaubt. Die Rotorwelle 13 treibt ein Getriebe 15, das die langsame Drehbewegung der Rotorwelle in eine schnelle Drehbewegung einer Generatorwelle 19, die mit Kupplungen dargestellt ist, umsetzt, die wiederum einen Generator 20 zur Stromerzeugung antreibt, der mit einem Wärmetauscher 21 ausgestattet ist.

Das Getriebe 15 weist außerdem eine Rotorbremse 17 und einen Schleifringüberträger 18 auf sowie zwei elastische Getriebeaufhängungen bzw. Auflager 16, von denen eines in Fig. 1 dargestellt ist, während sich das andere symmetrisch auf der anderen Seite des Getriebes 15 befindet und somit durch das Getriebe 15 verdeckt ist.

Das Auflager 16 bzw. die elastische Getriebeaufhängung ist konventionell gestaltet und besteht aus hohlzylindrischen Elastomerkörpern aus zwei halbzylindrischen Teilkörpern, die um einen zylindrischen Bolzen herum angeordnet sind. Mit seinen zylindrischen Lagern, deren Zylinderachse parallel zur Rotorwelle 13 ausgerichtet ist, handelt es sich bei dem Auflager 16 um ein Loslager, da es aufgrund seiner Weichheit in dieser Richtung nur wenig Rotorschubkraft in Richtung der Rotorwellenachse aufnimmt.

In Fig. 2 ist ein Beispiel eines Loslagers als Auflager mit Flach- elastomerkörpern dargestellt. Im Hintergrund in Fig. 2 ist das im Wesentlichen zylindrische Gehäuseteil des Getriebes 15 ausschnittsweise dargestellt. Dieses ist über einen Lagerarm 49 mit einem zentralen Stützkörper 40 des dargestellten Auflagers verbunden, dessen Längsachse parallel zur Rotorwelle ausgerichtet ist. Im Querschnitt ist der Stützkörper 40 quadratisch und weist vier Auflageflächen 48 in 45°-Anordnung auf, auf denen rechteckige Flachelastomerkörper 41 aufliegen. Um den Stützkörper 40 und die Flachelastomerkörper 41 herum ist ein Rahmen 30 mit einem oberen Rahmenteil 31 und einem unteren Rahmenteil 32 bzw. Oberbock und Unterbock angeordnet, zwischen denen der Stützkörper 40 und die Flachelastomerkörper 41 eingespannt werden. Das obere Rahmenteil 31 und das untere Rahmenteil 32 weisen entsprechende komplementäre Auflageflächen 38 für die Flachelastomerkörper 41 auf.

Zum Einspannen des zentralen Stützkörpers 40 und der Flachelastomerkörper 41 weisen die Rahmenteile 31 , 32, durchgehende Öffnungen 36, 37 auf, durch die Stehbolzen 33 gesteckt sind, die am unteren Ende mit dem Maschinenträger (nicht dargestellt) verbunden werden. Zur Verspannung des unteren Rahmenteils 32 mit dem Maschinenträger dienen Schraubmuttern 35, die in montiertem Zustand von einer Ausnehmung im oberen und/oder unteren Rahmenteil aufgenommen werden. Weitere obere Schraubmuttern 34 dienen zum Verspannen des oberen Rahmenteils 31 gegenüber dem unteren Rahmenteil 32. Durch die oberen Schraubmuttern 34 wird somit der Stützkörper 40 mit den Flachelastomerkörpern 41 eingespannt.

An seiner Frontfläche 47 weist der zentrale Stützkörper 40 vier Verbindungsöffnungen 42 auf. Ferner weist das untere Rahmenteil 32 an seiner Frontfläche zentral bzw. mittig eine Verbindungsöffnung 39 auf. Diese Verbindungsöffnungen 39 und 42 dienen zur Halterung eines Demontagehaltekörpers 43, der an seinem oberen Ende mit vier Schrauben 44 an dem Stützkörper 40 befestigt wird und an seinem unteren Ende mit einem Verbindungskörper 45 in die Verbindungsöffnung 39 eintritt und somit verhindert, dass der Stützkörper 40 sich gegenüber dem unteren Rahmenteil 32 bewegen kann. So ist es möglich, das obere Rahmenteil 32 nach Lösen der oberen Schrauben 34 anzuheben und an die oberen Flachelastomerkörper 41 zu gelangen.

Ist andererseits vorgesehen, dass die unteren Flachelastomerkörper 41 unterhalb des Stützkörpers 40 gewartet werden sollen, so ist es nicht nötig, den Demontagehaltekörper 43 anzuwenden, sondern es werden lediglich die oberen Schraubmuttern 34 gelöst bzw. nach oben verschraubt. Unter dem Gewicht des Rotors wird das Getriebe angehoben und nimmt dabei den Stützkörper 40 sowie das obere Rahmenteil 31 bzw. den Oberbock nach oben mit. Reicht das Eigengewicht des Rotors nicht aus, wird das Getriebe gegebenenfalls mit einem Hilfsmittel, beispielsweise hydraulisch, angehoben.

In Fig. 3 ist ein weiteres Beispiel eines als Loslager ausgebildeten Auflagers mit Flachelastomerkörpern 41 dargestellt, das sich von dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel durch die Geometrie des zentralen Stützkörpers 40' unterscheidet. Die Neigungswinkel der Auflageflächen 48' sind die gleichen wie die Neigungswinkel der Auflageflächen 48 in Fig. 2. Der Querschnitt des Stützkörpers 40' ist allerdings höher, so dass dieser Stützkörper 40' auch zwei seitliche Flächen aufweist. Durch die größere Höhe des Stützkörpers 40' kann dieser höhere Vertikallasten, beispielsweise aus dem Rotordrehmoment resultierend, aufnehmen. Erfindungsgemäße ist vorgesehen, dass die Querschnittshöhe bei der Dimensionierung so ausgewählt wird, dass sie optimal auf das Verhältnis von Vertikalkraft zu Horizontalkraft angepasst ist. Auch die Form des Lagerarms 49' ist an die Form des Stützkörpers 40' angepasst, ebenso für die Form der Frontfläche 47' des Stützkörpers 40'. Außerdem ist der Demontagehaltekörper 43' nunmehr dreieckig mit zwei Verbindungskörpern 45 ausgebildet. Auch die Anzahl der Verbindungsöffnungen 39 und Verbindungskörper 45 wird entsprechend der auftretenden Belastungen ausgewählt.

Das obere Rahmenteil 31 ' und das untere Rahmenteil 32' des Rahmens 30" sind jeweils seitlich ebenfalls verlängert, um der höheren Abmessung des Stützkörpers 40' Rechnung zu tragen. Dieser zentrale Stützkörper 40' ist gegenüber dem zentralen Stützkörper 40 aus Fig. 2 aufgrund seines erhöhten Querschnittes insbesondere in vertikaler Richtung höher belastbar.

In Fig. 4 ist ein weiteres Beispiel eines als Loslager ausgebildeten Auflagers schematisch dargestellt, bei dem die entsprechenden Elemente mit Bezugszeichen 32", 40" usw. bezeichnet sind, um Unterschiede zu den Beispielen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 deutlich zu machen. In dem in Fig. 4 gezeigten Auflager ist der Querschnitt des zentralen Stützkörpers 40" sechseckig, wobei die Neigung der Auflageflächen 38" sowie der Flachelastomerkörper 41 zur horizontalen Ebene 30° beträgt. Wie an der Frontfläche zu sehen ist, benötigt auch diese Form einen dreieckigen Demontagehaltekörper 43. Diese Form des Rahmens 30" und des Stützkörpers 40" ist ebenfalls für hohe Belastungen in vertikaler Richtung ausgebildet, wobei insbesondere die flacher angeordneten Flachelastomerkörper 41 zur Aufnahme höherer Vertikallast und geringerer Horizontallast geeignet sind.

In Fig. 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Auflagers schematisch perspektivisch dargestellt. Gegenüber den Figuren 2 bis 4 sind die Bezugsziffern für gleichartige Details um 20 erhöht. Im Vergleich zu den als Loslagern ausgebildeten Auflagern der Figuren 2 bis 4 ist das in Fig. 5 dargestellte Auflager so ausgebildet, dass der zentrale Stützkörper 60 einen in seiner Länge variablen Querschnitt aufweist. Auf die Frontfläche 67 des Stützkörpers 60 blickend, weisen die Flachelastomerkörper 41 zur Horizontalen jeweils eine Neigung von ca. 30° auf. Ebenso weist der zentrale Stützkörper 60 zwei senkrechte Seitenflächen auf. Es ist jedoch in Fig. 5 zu sehen, dass in Richtung auf das Zentrum des Stützkörpers 60 zu, parallel zur Rotorwellenachse, der vertikale Querschnitt des Stützkörpers 60 abnimmt. Das bedeutet, dass die Auflageflächen 68 des Stützkörpers 60 sowie die Flachelastomerkörper 41 auch in dieser Richtung schräg angeordnet sind, und zwar mit einer Neigung von ca. 20°. Die oberen und unteren Flachelastomerkörper 41 sind daher im Wesentlichen in einer doppelten Keilform zueinander angeordnet.

Fortschreitend nach Überwindung des Zentrums des Stützkörpers 60 sind die weiteren Flachelastomerkörper spiegelsymmetrisch zu den sichtbaren Flachelastomerkörpern angeordnet, so dass sich eine weitere, umgekehrte Keilform ergibt. Diese doppelte Keilform nimmt Rotorschubbelastungen in beiden Richtungen auf die Rotorwelle sowie das Getriebe auf. Die Auflageflächen 58 im oberen Rahmenteil 51 und im unteren Rahmenteil 52 sind entsprechend komplementär ausgebildet. Der Lagerarm 69, der den zentralen Stützkörper 60 mit dem Getriebe 50 verbindet, ist in seinem Querschnitt entsprechend ausgebildet. Es handelt sich um ein Beispiel einer fliegenden Lagerung.

In Fig. 6 ist das erfindungsgemäße Auflager aus Fig. 5 in einer anderen perspektivischen Darstellung schematisch dargestellt. Dabei ist das obere Rahmenteil 51 durchsichtig dargestellt, so dass die Geometrie der vier oberen Flachelastomerkörper deutlich sichtbar ist. Diese sind im Wesentlichen sattelförmig zueinander angeordnet. Umgekehrt gilt das auch für die nicht vollständig sichtbaren unteren Flachelastomerkörper 41. Die perspektivisch an der Frontfläche 67 dargestellten Flachelastomerkörper 41 nehmen diejenigen axialen Kräfte auf, die vom Betrachter weg gerichtet sind, währen die dahinter gelegenen Flachelastomerkörper 41 die auf den Betrachter zu wirkenden axialen Kräfte aufnehmen.

In den Figuren 7 und 8 ist ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Auflagers einer erfindungsgemäßen Getriebelagerung dargestellt, bei denen die Bezugsziffern gegenüber dem Beispiel aus den Figuren 5 und 6 wieder um 20 erhöht sind. In diesem Fall sind die Flachelastomerkörper 41 nicht sattelförmig angeordnet, sondern so, dass ihre Normalenvektoren aufeinander zuweisen. In beiden Fällen, also in Fig. 7 und Fig. 8, schaut der Betrachter auf die Frontfläche 87 mit den entsprechenden Öffnungen für einen Demontagehaltekörper 43', wobei die auf den Betrachter zu ausgerichteten Flachelastomerkörper 41 axiale Kräfte in Richtung auf den Betrachter aufnehmen durch Einkeilung des zentralen Stützkörpers 80 und die vom Betrachter abgewandten Flachelastomerkörper 41 die entgegengesetzten Rotorschubkräfte aufnehmen. Die Normalenvektoren auf die Flachelastomerkörper 41 bzw. die Auflageflächen 88 bzw. 78 weisen in diesem Fall im Wesentlichen eine„X"- Form auf. Dies ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5 und 6, in der diese Flächennormalenvektoren voneinander wegweisen und im Wesentlichen eine „0"-förmige Konfiguration aufweisen.

In Fig. 9 ist ein Querschnitt durch ein entsprechendes erfindungsgemäßes Auflager gemäß Fig. 7 und Fig. 8 gezeigt. Ein Lagerarm 89, der mit einem Gehäuse des Getriebes 15 verbunden ist, mündet in einen zentralen Stützkörper 80 mit mehreren Auflageflächen 88, an denen jeweils ein Flachelastomerkörper 41 anliegt. Dieser Stützkörper 80 ist nur einseitig gelagert, so dass es sich um eine fliegende Lagerung handelt. Die ist besonders platzsparend und einfach wartbar.

Die Normalenvektoren N1 bis N4 auf die Flachelastomerkörper 41 weisen aufeinander zu und ergeben zusammen eine Art „X"- Konfiguration, insbesondere bezüglich einer Symmetrieachse S durch den zentralen Stützkörper 80. Es ist deutlich erkennbar, dass es sich bei den Flachelastomerkörpern 41 um Kompositflächenkör- per handelt, die in bekannter Weise hergestellt sein können durch eine Schichtung von metallischen Platten und dazwischen eingebrachtem elastischen Material, beispielsweise Gummi oder einem künstlichen Elastomer. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist es durch geeignete Wahl der Abmessungen der Flachelastomerschichten und Anzahl der Zwischenplatten möglich, die Federstei- figkeiten in weiten Grenzen so einzustellen, wie es für die anliegenden Massen- u. Belastungsverhältnisse günstig ist.

In der linken Seite von Fig. 9 ist außerdem ein Demontagehaltekörper 43' in montierter Position erkennbar, wobei ein Verbindungskörper 45 des Demontagehaltekörpers 43 in einer entsprechenden Aufnahmeöffnung 39 im unteren Rahmenteil 72 eingebracht ist, während die Schrauben 44 den oberen Teil des Demontagehaltekörpers 43' mit dem Stützkörper 80 verbinden. Diese Anordnung hat den Vorteil einer leichten Zugänglichkeit und einfachen Wartbarkeit, da das Auflager an einer Seite angeordnet sein kann, die gut zugänglich ist.

Eine alternative Ausführung des Demontagekörpers sieht vor, dass der zentrale Stützkörper 80 der Fig. 9 so weit nach links verlängert wird, dass eine ausreichend große Bohrung von oben nach unten neben dem Rahmen Platz findet. Durch diese Bohrung wird dann ein Demontagehaltekörper, z.B. in Form einer großen Schraube o- der eines Stehbolzens, geschraubt und mit dem Grundrahmen oder einem mit dem unteren Rahmenteil 72 verbundenen Bauteil verbunden.

In den Figuren 10 und 1 1 sind zwei erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dargestellt, die sich an den Ausführungsbeispielen der Figuren 5 bis 9 orientieren. So ist die Konfiguration des zentralen Stützkörpers und des Rahmens in Fig. 10 entsprechend derjenigen des erfindungsgemäßen Rahmens 50 aus Fig. 5 und 6. Die Konfiguration in Fig. 1 1 entspricht derjenigen in den Figuren 7, 8 und 9. Im Unterschied zu den vorgenannten Figuren sind jedoch die Flachelastomerkörper 41 ' nicht rechteckig, sondern rund ausgebildet. Dies führt zu geringeren lokalen Belastungen der Flachelastomerkörper 41 und somit 41 ' und somit zu einer erhöhten Lebensdauer und geringeren Wartungsintensität.

In Fig. 12 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Auflagers gezeigt, wobei eine doppelte fliegende Lagerung mit einem zentralen Doppelstützkörper 90 mit zwei einseitig eingespannten Stützkörpern 91 , 92 Verwendung findet. Jeder einzelne Stützkörper 91 , 92 des Doppelstützkörpers 90 ist wiederum mit einer„0"-förmigen Normalenvektorenkonfiguration gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5, 6 und 10 ausgebildet. Die Rahmen 50 entsprechen auch denjenigen der Figuren 5, 6 und 10. Sie können allerdings wegen der doppelten Ausführung gegebenenfalls mit geringeren Belastungsspezifikationen ausgelegt sein. Bezüglich der Wartung der darin eingespannten Flachelastomerkörper 41 ist die Akkomodation eines Demontagehalterkörpers 43, 43' nicht notwendig, da das Getriebe jeweils von dem Rahmen gehalten wird, der gerade nicht gewartet wird.

In Fig. 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Auflagers gezeigt, bei dem es sich wiederum um eine fliegende Lagerung handelt, wobei jedoch der zentrale Stützkörper 110 quer zur Rotorwellenachse angeordnet ist. In Bezug auf die Rotorschubkräfte in Richtung der Rotorwellenachse sind die Flachelastomerkörper 41 bezüglich ihrer Normalenvektoren in einer .^"-Konfiguration angeordnet. Bezüglich radialer Komponenten in Bezug auf das Getriebe 15 herrscht eine „0"-Konfiguration. Die Flachelastomerkörper 41 sind an der Oberseite und der Unterseite im Wesentlichen sattelförmig angeordnet. Die Rahmenteile 101 , 102 des Rahmens 100 sowie die Auflagefläche 108 sind an diese Konfiguration angepasst. Diese bevorzugte Ausführungsform stellt eine besonders kompakte und materialsparende Anordnung dar.

In den Figuren 14 und 15 sind schematische Darstellungen eines weiteren erfinderischen Auflagers gezeigt. Das in Fig. 14 und Fig. 15 gezeigte Auflager umfasst einen zentralen Stützkörper 130 sowie ein Lager 120 mit Lagerteilen 121 , 122, zwischen denen zwei ko- nusförmige Elastomerkörper 141 eingespannt sind, wobei die gemeinsame zentrale Symmetrieachse der Konusse wiederum parallel zur Rotorwellenachse ist. Die konusförmigen Elastomerkörper 141 sind derart zueinander ausgerichtet, dass sich bezüglich ihrer Flä- chennormalenvektoren im Querschnitt und in Verlängerung zur gemeinsamen zentralen Achse eine "X"-Konfiguration ergibt, vergleichbar mit der in Fig. 9 dargestellten Situation. Auch hierbei handelt es sich jeweils um eine fliegende Lagerung, an deren Kopfende ein Demontagehaltekörper 43' anwendbar ist.

Die konusförmigen Elastomerkörper 141 sind nicht die in der vorliegenden Anmeldung erfindungsgemäß vorgesehenen Flachelasto- merkörper 41 , 41 ', die im Wesentlichen ohne Krümmung in einer Ebene ausgebildet sind. Die in Fig. 14 und Fig. 15 dargestellten Versionen haben jedoch eigenen erfinderischen Rang. Sie erlauben durch die oben genannte "X"-Konfiguration einen einfachen Zugang und Austausch und sind daher wartungsfreundlich. Ebenfalls bieten sie die Möglichkeit der fliegenden Lagerung.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.

Bezugszeichenliste

1 Windenergieanlage

2 Turm

3 Gondel

4 Rotornabe

5 Rotorblatt

6 Rotorblattlager

7 Blattverstellantrieb

8 Steuerung der Blattverstellung

9 Turmkopfdrehkranz

10 Windnachführungsmotoren

1 1 Azimutbremsen

12 Maschinenträger

13 Rotorwelle

14 Rotorlager

15 Getriebe

16 elastische Getriebeaufhängung

17 Rotorbremse

18 Schleifringüberträger

19 Generatorwelle mit Kupplungen

20 Generator

21 Wärmetauscher

30 - 30" Rahmen

31 - 31 " oberes Rahmenteil

32 - 32" unteres Rahmenteil

33 Stehbolzen

34, 35 Schraubmuttern

36, 37 durchgehende Öffnungen

38 Auflagefläche

39 Verbindungsöffnung

40 - 40" zentraler Stützkörper 41 Flachelastomerkörper

41 ' runde Flachelastomerkörper

42 Verbindungsöffnungen3 , 43' Demontagehaltekörper

44 Schrauben

45 Verbindungskörper

- 47" Frontfläche

- 48" Auflagefläche

- 49" Lagerarm

50 Rahmen

51 oberes Rahmenteil

52 unteres Rahmenteil

58 Auflagefläche

60 zentraler Stützkörper

67 Frontfläche

68 Auflagefläche

69 Lagerarm

70 Rahmen

71 oberes Rahmenteil

72 unteres Rahmenteil

78 Auflagefläche

80 zentraler Stützkörper

87 Frontfläche

88 Auflagefläche

89 Lagerarm

90 Doppelstützkörper

1 , 92 Stützkörper

100 Rahmen

101 oberes Rahmenteil

102 unteres Rahmenteil

108 Auflagefläche

1 10 zentraler Stützkörper 120 Rahmen

121 oberes Rahmenteil

122 unteres Rahmenteil

128 Auflagefläche

130 zentraler Stützkörper

138 Auflagefläche

141 konusförmige Flachelastomerkörper

S Symmetrieachse

N4 Normalenvektoren