Verfahren zum Austausch eines Wälzlagers und Verfahren zum axialen Verschieben eines WKA-Getriebes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austausch eines Wälzlagers eines Getriebes in einer Gondel einer Windkraftan ^¬ lage (= WKA) , sowie ein Verfahren zum axialen Verschieben eines WKA-Getriebes.

EP 1617075 AI (Eickhoff Maschinenfabrik GmbH) 18.01.2006 be ^¬ schreibt ein Verfahren zum Getriebetausch bei einer WKA mithilfe eines Jochs. EP 1677032 AI (Eickhoff Maschinenfabrik GmbH) 05.07.2006 beschreibt ein Verfahren zum Austausch von Komponenten eines Umlaufrädergetriebes in einer WKA.

WO 2009/074859 A2 (Innovative Windpower AG) 18.06.2009 be- schreibt eine Vorrichtung zur Montage eines Generators und/oder eines Getriebes in einem Maschinenhaus einer WKA, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Führungsschiene und ei ^¬ ne mittels der Führungsschiene geführte Transportvorrichtung umfasst und die Führungsschiene in dem Maschinenhaus einer Windenergieanlage verortet ist, wobei die Transportvorrich ^¬ tung Mittel zur Aufnahme eines Transportgutes aufweist.

EP 2146090 A2 (REpower Systems AG) 20.01.2010 beschreibt ein Verfahren zum Demontieren eines Getriebes einer WKA, wobei in der Gondel eine Hebeeinrichtung oberhalb des mehrstufigen Getriebes errichtet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Austausch eines Wälzlagers eines Getriebes in einer Gondel einer WKA anzugeben. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum axialen Verschieben eines WKA-Getriebes anzugeben. Die Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 6.

Das Verfahren zum Austausch eines Wälzlagers eines Planeten- trägers eines Getriebes in einer Gondel einer Windkraftanlage umfasst folgende Schritte:

- Demontage eines das Wälzlager abdeckenden Lagerdeckels;

- Einschneiden eines Innenrings des Wälzlagers und Entfernen eines Teils eines Lagerbords des Innenrings;

- Einschneiden eines Außenrings des Lagers und Entfernen ei ^¬ nes Teils des eines Lagerbords des Außenrings;

- Entfernen von Wälzkörpern des Wälzlagers, wobei Wälzkörper im bodennahen Bereich des Lagers im Lager verbleiben, um den Planetenträger zu zentrieren;

- Verbinden von Zugvorrichtungen, insbesondere Zugbolzen, mit dem Wälzlager;

- Justierung des Planetenträgers, um die im bodennahen Be ^¬ reich des Wälzlagers im Lager verbliebenen Wälzkörper zu entlasten;

- Installation von Positionshaltern, um den Planetenträger axial in seiner Position zu fixieren;

- Installation von Abstützelementen, insbesondere Abstützböcken, am Getriebegehäuse, insbesondere an den Gewindebohrun ^¬ gen des Lagerdeckels;

- Ziehen an den Zugvorrichtungen, während eines Abstützens am Abstützelement ;

- Demontage des Lagers vom Planetenträger;

- Demontage der Abstützelemente;

- Aufschieben des neuen Wälzlagers auf den Planetenträger, bis kurz vor dem endgültigen Lagersitz;

- Montage der Abstützelemente;

- Zentrieren des Lagers; und

- Verwendung der Abstützelemente, analog wie im oben angege ^¬ benen Ziehvorgang, zum Drücken des Lagers in seinen endgülti- gen Lagersitz.

Das Verfahren zum axialen Verschieben eines WKA-Getriebes umfasst folgende Schritte: - Demontage der Getriebelagerung des WKA-Getriebes;

- Positionieren des WKA-Getriebes relativ zur Gondel;

- Lösen der Verbindung zwischen einer Drehmomentabstützung des WKA-Getriebes und der Gondel;

- Installation von in axialer Richtung verlaufenden Führungsschienen, insbesondere auf beiden Seiten des WKA-Getriebes;

- Verbinden von Montagewagen mit dem Getriebegehäuse des WKA- Getriebes;

- Justieren des Abstands zwischen Führungsschienen und den Montagewagen so, dass die Montagewagen von den Führungsschienen geführt werden; und

- Verschieben des WKA-Getriebes.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprü- chen beschrieben.

Das Verfahren zum Austausch eines Wälzlagers eines Getriebes kann zum Tausch eines Lagers eines Planetenträgers eines Pla ^¬ netengetriebes genutzt werden, welches in einer Gondel einer WKA im Triebstrang zwischen einem Windrotor und einem Generator angeordnet ist. Das Verfahren zum axialen Verschieben eines WKA-Getriebes kann zum axialen Bewegen des Getriebes in Richtung zu dem Generator genutzt werden. Das Lager ist als ein Wälzlager ausgebildet. Beispielsweise kann es sich um ein Kugel-, Zylinderrollen-, Kegelrollen- Lager handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lager um das rotorseitige Lager des Planetenträgers. Das Verfahren zum Austausch eines Wälzlagers kann folgende Schritte aufweisen:

AI. Demontage des Lagerdeckels (Disassembly of the cover) .

A2. Vorteilhaft: Ausfüllen des Raums zwischen den Wälzkörpern mit Schmiermittel (Fill-up the space between the rollers with grease) . Das Schmiermittel verhindert, dass unerwünschte Partikel in das Innere des Getriebes gelan ^¬ gen . Einschneiden des Innenrings des Lagers. Brechen des Lagerbords. (Cutting in the inner ring of the bearing. Breaking off the bearing Shoulder.)

Einschneiden des Außenrings des Lagers. Brechen des La ^¬ gerbords. (Cutting in the outer ring of the bearing. Breaking off the bearing Shoulder.)

Entfernen der Wälzkörper, wobei Wälzkörper im bodennahen Bereich des Lagers im Lager verbleiben, um den Planetenträger zu zentrieren. (Removing of the rollers. The rollers at the bottom side remain in the bearing to cen- tering planet carrier) . Der Boden ist der Gondelboden. Montage von Zugvorrichtungen (Assembly of the pulling blocks.). Die Zugvorrichtungen können als Zugbolzen ausgebildet sein. Vorzugsweise werden die Zugbolzen in den Zwischenraum zwischen den Außen- und Innenring des Lagers eingesetzt. Der Zugbolzen hat an einem axialen Ende ein Gewinde, sein entgegengesetztes axiales Ende hat ei ^¬ ne ähnliche Geometrie wie die der Wälzkörper.

Justierung des Planetenträgers, um die im bodennahen Be ^¬ reich des Lagers im Lager verbliebenen Wälzkörper zu entlasten. Installation von Positionshaltern, z.B. durch Gewindebohrungen im Inspektionsdeckel, um den Planetenträger axial in seiner Position zu fixieren. Installation von Abstützelementen am Getriebegehäuse, insbesondere an den Gewindebohrungen des Lagerdeckels. Die Abstützelemente können als Abstützböcke ausgebildet sein. Zie ^¬ hen an den Zugbolzen, während eines Abstützens am Ab ^¬ stützbock; dies erzeugt eine axiale Relativbewegung des Wälzlagers zum Getriebegehäuse, und damit auch zum Pla ^¬ netenträger; dies kann mittels einer mit dem Zugbolzen verschraubten Gewindestange erfolgen, die durch eine Bohrung im Abstützbock geführt ist; dies kann mittels eines Hydraulikzylinders erfolgen. (Adjustment of the planet carrier to unload the rollers at the bottom side of the bearing. Axial fixing of the position of the planet carrier. Installation of the pulling brackets.) Demontage des Lagers vom Planetenträger. (Disassembly of the bearing . ) A9. Demontage der Abstützelemente. Aufschieben des neuen

Wälzlagers auf den Planetenträger, bis kurz vor dem endgültigen Lagersitz. Montage der Abstützelemente.

A10. Zentrieren des Lagers. (Centering of the bearing and Installation of the pushing device.)

All. Verwendung der Abstützelemente, analog wie im oben ange ^¬ gebenen Ziehvorgang, zum Drücken des Lagers in seinen endgültigen Lagersitz. (Installation of the pushing device. Pushing back the bearing.) Vorzugsweise wird der Druck auf das Lager mittels einer druckverteilenden Vorrichtung, z.B. einer Platte, übertragen. Dabei kann die Platte so ausgeführt sein, dass der Wälzlager-Innenring axial weiter geschoben wird als der Wälzlager-Außenring, um eine sichere Anlage am Anlagebund des Lagersitzes zu gewährleisten. Der Außenring wird in diesem Fall in seine endgültige Position durch den Lagerdeckel gebracht.

A12. Überprüfen der Position des Lagers. (Checking of the Position of the bearing.)

Das Verfahren zum axialen Verschieben eines WKA-Getriebes kann folgende Schritte aufweisen:

Bl . Demontage der Getriebelagerung (Disassembly of the rub- ber blocks) . Durch die Getriebelagerung ist das Getriebe mit der Gondel verbunden; dabei dient die Getriebelage ^¬ rung als Drehmomentabstützung .

B2. Positionieren des Getriebes relativ zur Gondel. Lösen der Verbindung zwischen der Drehmomentabstützung und der Gondel. Durch das Positionieren soll verhindert werden, dass sich das Getriebe nach dem Lösen der Verbindung relativ zur Gondel bewegt.

B3. Installation von in axialer Richtung verlaufenden Führungsschienen, insbesondere auf beiden Seiten des Getriebes. Die Führungsschienen können in x-, y- und z-Richtung eingestellt werden. (Lift up the torque arm to install the guiding rails by a machine lifting device. The guid ^¬ ing rails can be adjusted in all three directions.) . Vor ^¬ zugsweise werden die Führungsschienen an einem Maschinenträger installiert, der sich in der Gondel befindet. Vor- zugsweise umfassen die Führungsschienen auf jeder Seite jeweils eine erste und eine zweite Führungsschiene, die jeweils einen Montagewagen führen. Vorzugsweise wird das Getriebegehäuse mithilfe von vier Montagewagen auf den Schienen geführt. Dabei sind jeweils zwei Wagen an beiden axialen Enden des Getriebegehäuses angeordnet, davon auf jeder Seite einer.

B4. Verbinden von Montagewagen (Wälzwagen) mit dem Getriebegehäuse .

B5. Justieren des Abstands zwischen Führungsschienen und den Montagewagen so, dass die Montagewagen von den Führungsschienen geführt werden.

B6. Verschieben des Getriebes. Vorzugsweise wird das Getrie ^¬ be in Richtung des Generators verschoben. Dabei wird die Verbindung zwischen dem Planetenträger und der in einem

Rotorwellenlager gelagerten Rotorwelle gelöst. Vorzugsweise wird die Position des Getriebes nach dem Verschie ^¬ ben gesichert. Die Idee beruht auf einem Verschieben eines Getriebes in

Richtung des Generators mithilfe von Montagewagen auf beid ^¬ seitig des Getriebes angebrachten Führungsschienen. Der geschaffene Freiraum zwischen Getriebe und Rotorwelle kann dann zum Austausch einzelner Komponenten genutzt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert. Es zeigt jeweils schematisch und nicht maßstabsgetreu Fig. 1 das Getriebe vor dem Verschieben;

Fig. 2 das Getriebe nach dem Verschieben;

Fig. 3 einen Zugbolzen, welcher in den Zwischenraum zwi- sehen den Lagerringen eingesetzt ist; und

Fig. 4 einen Schnitt eines Wälzlagers. Zu Schritt AI: Die Demontage des Lagerdeckels dient dazu, das Wälzlager, in dem die Antriebswelle des Planetengetriebes vorzugsweise rotorseitig gelagert ist, freizulegen. Fig. 4 zeigt einen axialen Schnitt durch ein herkömmliches Wälzlager 40, hier: eines einreihigen Radialzylinderrollenlagers, um ^¬ fassend einen radial äußeren Lagerring 41, einen radial inneren Lagerring 42 und mehrere zwischen den Lagerringen 41, 42 angeordnete Wälzkörper 45, hier: Zylinderrollen. Dabei haben beiden Lagerringe 41, 42 an mindestens einer Stirnseite ein Bord 43, 44.

Nach einem Lösen von Haltebolzen, die durch in dem Lagerdeckel angeordnete Durchgangsbohrungen, welche über den Umfang des Lagerdeckels verteilt sind, hindurch gesteckt und in Ge- windelöcher in dem Getriebegehäuse eingeschraubt sind, kann der die Antriebswelle umgebende Lagerdeckel von dem Getriebe ^¬ gehäuse abgenommen werden. Dabei kann die Antriebswelle als eine Hohlwelle ausgebildet sein, die mittels einer Spannvor ^¬ richtung mit der Rotorwelle verbunden ist. Nach der Demontage des Lagerdeckels sind die Wälzkörper sichtbar, welche in der Regel zwischen einem Lagerinnen- und einem Lageraußenring sitzen. Nach der Demontage des Lagerdeckels sind die Lager ^¬ borde von Lagerinnen- und einem Lageraußenring und die Stirnseiten der Wälzkörper sichtbar.

Zu Schritt A2 : Dieser Schritt ist optional: durch Einstrei ^¬ chen von Schmiermittel in die Zwischenräume der Wälzkörper kann verhindert werden, dass unerwünschte Partikel in das In ^¬ nere des Getriebes gelangen. Das Ausfüllen des Raums zwischen den Wälzkörpern mit Schmiermittel kann mit einem Finger oder mit einem Pinsel, einer Spachtel oder einem ähnlichen Werkzeug erfolgen, welches in den Spalt zwischen den Lagerborden am Außen- und Innenring des Wälzlagers gelangt. Zwischen die beiden Lagerborde der Lagerringe aufgetragenes Schmiermittel kann mit einem Finger oder einem Werkzeug in die Hohlräume zwischen den Wälzkörpern eingestrichen werden. Zu Schritt A3: Zunächst kann der Lagerbord des Innenrings an einer vertikal oberen Stelle des Wälzlagers keilförmig einge ^¬ schnitten werden, z.B. mittels eines Winkelschleifers, so dass ein Abschnitt des Lagerbords, der mindestens eine Stirn- fläche eines Wälzkörpers überdeckt, lösbar wird. Danach kann mit einem Werkzeug, z.B. mittels Hammer und Meißel, der ein ^¬ geschnittene Abschnitt vollständig vom Innenbord gelöst

(= Brechen) und entfernt werden. Es ist auch möglich, dass bereits nach dem Einschneiden des Lagerbords der Abschnitt entfernbar ist, so dass der separate Schritt des Brechens nicht durchgeführt zu werden braucht.

Zu Schritt A4: Dieselben Aktionen wie in Schritt A3, d.h. Einschneiden und ggf. Brechen, werden in Bezug auf den Außen- bord durchgeführt, und zwar gegenüber dem gelösten und ent ^¬ fernten Abschnitt des Innenbords, so dass in dem freigelegten Abschnitt des Wälzlagers, an dem sowohl Innen- als auch Au ^¬ ßenbord entfernt wurden, die Stirnfläche zumindest eines Wälzkörpers vollständig sichtbar ist.

Die Abfolge der Schritte A3 und A4 kann auch vertauscht wer ^¬ den .

Zu Schritt A5 : Über den freigelegten Abschnitt des Wälzla- gers, an dem sowohl der Innen- als auch der Außenbord entfernt wurden, können nun die Mehrzahl der Wälzkörper des Wälzlagers entfernt werden. Dazu können die Wälzkörper mit einem Werkzeug, z.B. einem Schraubendreher, zwischen den Lagerringen bis zu dem freigelegten Abschnitt geschoben und dort aus dem Hohlraum zwischen den Lagerringen entfernt werden. Dabei wird sichergestellt, dass mehrere Wälzkörper, z.B. 10 bis 12 Wälzkörper, im bodennahen Bereich des Lagers, insbesondere im Bereich von ca. 5 bis 7 Uhr, im Lager verblei ^¬ ben, um den Planetenträger innerhalb des Lagers zentriert in Position zu halten, d.h. damit der Planetenträger nicht nach unten absackt. Durch die zentrierte Position des Planetenträ ^¬ gers bleibt über den gesamten Umfang des Lagers ein konstanter Abstand zwischen den Innen- und dem Außenring erhalten; somit können Einsatzkörper von Zugbolzen im Zwischenraum zwischen dem Innen- und dem Außenring verschoben werden. Die Wälzkörper werden zur Demontage des alten Lagers entlastet, verbleiben aber bei der Demontage im Bodenbereich.

Zu Schritt A6 : Die Zugbolzen 18 umfassen einen Einsatzkörper 20 sowie einen Zugkörper 24. Ein derartiger Zugbolzen 18 ist in Fig. 3 dargestellt. Der Einsatzkörper 20 kann die Form eines Wälzkörpers haben, z.B. einer Zylinderrolle. Mit dem Ein- satzkörper 20 über einen dünneren Verbindungskörper 22, dessen Durchmesser kleiner ist als der lichte Abstand zwischen dem Innen- und dem Außenring des Planetenträgerlagers, axial verbunden ist der Zugkörper 24, hier in Form einer Schraubenmutter, z.B. einer Sechskantmutter, mit einem Innengewinde 26.

Der Einsatzkörper 20 wird in den Zwischenraum zwischen den Außen- und Innenring des Lagers eingeführt, und zwar über den in den Schritten A3 und A4 freigelegten Abschnitt. Von dort wird der Einsatzkörper 20 zwischen den Außen- und Innenring des Lagers soweit verschoben, bis seine Stirnseite an den beiden Borden der Lagerringe anliegt. Der Verbindungskörper 22 sitzt dann zwischen den Lagerborden. Der Zugkörper 24 dagegen sitzt in axialer Richtung vor den Lagerringen, d.h. außerhalb des Lagers. Es können mehrere, vorzugsweise vier, Zugbolzen 18 in das Lager eingeführt und gleichmäßig über den Umfang des Lagers verteilt werden. Eine Zug- bzw. Druckkraft greift jeweils an dem Zugkörper 24 an, z.B. indem man eine Zug- bzw. Druckstange in das Gewinde 26 des Zugkörpers ein ^¬ schraubt .

Zu Schritt A7 : Die Lager des Planetenträgers wird so verän ^¬ dert, z.B. durch Anheben und/oder Absenken, dass eine Justierung des Planetenträgers, d.h. eine Zentrierung des Planeten- trägers im Planetenträgerlager, in einer Weise erreicht wird, dass die im bodennahen Bereich des Lagers verbliebenen Wälzkörper entlastet werden. Es werden Positionshalter installiert, z.B. durch Montage der Positionshalter in Gewindeboh- rungen in einem Bauteil des Getriebegehäuses, z.B. im Inspek ^¬ tionsdeckel, um den Planetenträger radial und axial in seiner Position zu fixieren. Zusätzlich werden Abstützböcke am Getriebegehäuse installiert, insbesondere an den Gewindebohrun- gen des Lagerdeckels. Durch Abstützen an den Abstützbocken kann ein Zug auf die Zugbolzen 18 ausgeübt werden; dies erzeugt eine axiale Relativbewegung des Wälzlagers zum Getrie ^¬ begehäuse, und damit auch zum Planetenträger; dies kann jeweils mittels einer mit den Zugbolzen verschraubten Gewinde- Stange erfolgen, die durch eine Bohrung im Abstützbock geführt ist; dies kann mittels eines Hydraulikzylinders erfol ^¬ gen .

Zu Schritt A9 : Die Abstützböcke müssen vom Getriebegehäuse demontiert werden, um ein Aufschieben des neuen Wälzlagers auf den Planetenträger, bis kurz vor dem endgültigen Lagersitz, zu ermöglichen. Danach werden die Abstützböcke wieder am Getriebegehäuse montiert. Fig. 1 und Fig. 2 illustrieren ein Ausführungsbeispiel des

Verfahrens zum axialen Verschieben eines WKA-Getriebes . Dabei zeigt Fig. 1 das Getriebe vor dem Verschieben und Fig. 2 das Getriebe nach dem Verschieben. Zu Schritt Bl : Zunächst wird die Getriebelagerung, wodurch das Getriebe 10 mit der Gondel verbunden ist, demontiert; die Getriebelagerung kann beispielsweise eine Lagerung in Gummiblöcken umfassen. Es ist möglich, dass die Getriebelagerung zugleich als Drehmomentabstützung dient.

Zu Schritt B2 : Die Position des Getriebes 10 relativ zur Gon ^¬ del wird gesichert, d.h. fixiert; durch das Positionieren soll verhindert werden, dass sich das Getriebe 10 nach dem Lösen der Verbindung zwischen der Drehmomentabstützung und der Gondel relativ zur Gondel bewegt. Danach kann die Verbindung zwischen der Drehmomentabstützung und der Gondel gelöst werden. Falls die Getriebelagerung zugleich als Drehmomentab- Stützung dient, muss die Fixierung des Getriebes 10 bereits vor dem Schritt Bl erfolgen.

Zu Schritt B3 : Es werden in axialer Richtung verlaufende Füh- rungsschienen 6, 8 zur Führung des Getriebes installiert, auf beiden Seiten des Getriebes 10. Dazu kann es nötig sein, den Drehmomentarm anzuheben. Die Führungsschienen 6, 8 können in x-, y- und z-Richtung eingestellt werden. Die Führungsschie ^¬ nen 6, 8 können dabei an einem Maschinenträger 14 instal- liert, der sich in der Gondel befindet. Die Führungsschienen 6, 8 umfassen auf jeder Seite jeweils eine erste 6 und eine zweite Führungsschiene 8, die jeweils einen Montagewagen 12 führen. Das Getriebegehäuse 10 wird mithilfe von vier Monta ^¬ gewagen 12 auf den Schienen 6, 8 geführt. Dabei sind jeweils zwei Wagen 12 an beiden axialen Enden des Getriebegehäuses 10 angeordnet, davon auf jeder Seite einer.

Zu Schritt B4 : Der mindestens eine Montagewagen 12 (Wälzwa ^¬ gen) wird mit dem Getriebegehäuse 10 verbunden.

Zu Schritt B5 : Der Abstand zwischen Führungsschienen 6, 8 und dem mindestens einen Montagewagen 12 wird so eingestellt, dass die Montagewagen 12 von den Führungsschienen 6, 8 geführt werden.

Zu Schritt B6: Nun kann das Getriebe 10 verschoben werden. Dabei wird das Getriebe 10 von einem Rotorwellenlager 2 weg, d.h. in Richtung 16 eines Generators, der auf einer

abtriebseitigen Seite des Getriebes 19 angeordnet ist und mit einer Abtriebswelle 28 des Getriebes 10 verbindbar ist, ver ^¬ schoben. Dazu wird die Verbindung zwischen dem Planetenträger und der in dem Rotorwellenlager 2 gelagerten Rotorwelle 4 gelöst. Vorzugsweise wird die Position des Getriebes 10 nach dem Verschieben gesichert.