Lagerung einer Zwischenwelle insbesondere eines Windgetriebes Die Erfindung betrifft eine Lagerung einer Zwischenwelle ei ^¬ nes Getriebes, insbesondere eines Windgetriebes, also eines Getriebes für eine Windkraftanlage und ein Betriebsverfahren.

Getriebe können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wer- den. So kommen Getriebe beispielsweise bei Schiffsantrieben, aber auch in Windkraftanlagen oder in anderen industriellen Einsatzgebieten zum Einsatz. Das Getriebe ist beispielsweise ein Stirnradgetriebe, welches insbesondere eine Schrägverzah ^¬ nung aufweist. Ein Getriebe weist insbesondere eine Zwischen- welle auf, wobei diese Welle z.B. ein zweistufiges Stirnrad ^¬ teil betrifft. Auch Planetengetriebe können beispielsweise bei Windkraftanlagen eingesetzt werden.

Bei Windkraftanlagen, wie auch bei Antrieben in Fahrzeugen (z.B. Schiffe, Loks, LKWs, etc.), ist oft der Bauraum be ^¬ schränkt .

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine kompakte Lagerung bei einem Getriebe anzugeben.

Eine Lösung der Aufgabe ergibt sich bei einer Lagerung gemäß der Ansprüche 1 bis 13, einem Windgetriebe gemäß der Ansprü ^¬ che 14 bis 16 bzw. bei einem Verfahren nach Anspruch 17 oder 18.

Eine Lagerung einer Zwischenwelle eines Getriebes weist die Zwischenwelle auf, wobei die Zwischenwelle ein erstes Wellen ^¬ ende und ein zweites Wellenende aufweist, wobei zwischen dem ersten Wellenende und dem zweiten Wellenende zumindest ein Verzahnungselement ist. Das Verzahnungselement ist beispiels ^¬ weise ein auf der Zwischenwelle befindliches Zahnrad oder ein in die Welle integrierter Zahnkranz, etc. Bei der Lagerung ist beim ersten Wellenende ein erstes Radiallager und beim zweiten Wellenende ein zweites Radiallager, wobei beim ersten Wellenende auch ein erstes Axiallager ist und beim zweiten Wellenende auch ein zweites Axiallager ist. Beim Wellenende meint im Bereich des Endes der Welle, wobei sich dieser End- bereich axial mit der Welle schneiden kann, aber auch über die axiale Ausdehnung der Welle hinausreichen kann. Das Radiallager nimmt zumindest überwiegend Kräfte auf, welche radial verlaufen. Das Axiallager nimmt zumindest überwiegend Kräfte auf welche axial verlaufen. Durch das Axiallager bzw. durch eine Vielzahl von Axiallager kann eine Welle daran gehindert werden axiale Bewegungen in unzulässiger Weise auszuführen. Sowohl im industriellen Einsatz von Lagern (Industrielager), wie auch bei Windgetrieben (z.B. einem Stirnradgetriebe mit Schrägverzahnung) können axiale Kräfte auftreten, welche durch ein Axiallager aufzufangen sind. Lager, wie Axiallager und/oder Radiallager sind beispielsweise als Gleitlager, Kugellager, Tonnenlager, etc. ausführbar. Der erforderliche Bauraum für eine Festlagereinheit (die Festlagereinheit weist insbesondere ein Radiallager und zwei Axialgleitlager auf) mit ihrer Kombination aus z.B. Axialgleitlagern mit einem Radialgleitlager ist anordnungsbedingt sehr groß, da der Innen ^¬ durchmesser der Axiallager größer ist als der Radiallagerdurchmesser. Dies führt dazu, dass die Radiallager insbesondere mit kleiner Bauhöhe nicht zu vorteilhaften Bauraumvor- teilen führen. Dies führt dazu, dass entsprechende Zwischen ^¬ körper zur Aufnahme der Lagerbauteile Verwendung finden, die im Gehäuse-Lagerstuhl fixiert werden. Wird nun die Festlagereinheit aufgelöst, ist es möglich ohne Zwischenkörper auszu ^¬ kommen und den minimalen Bauraum, den die Radialgleitlager nur benötigen, für die Gehäusestruktur und dessen Optimierung, zu nutzen. Die Optimierung der Anbindung der Radiallager gelingt, wenn diese direkt in der Gehäusestruktur aufgenommen werden. Ist nun keine Festlagereinheit vorhanden, die ^¬ se also aufgelöst, kann die Funktion der beiden Axialgleitla- ger der Festlagereinheit in die Position der jeweiligen Wellenenden (Wellenspiegel) verlegt werden. Die Welle weist also zwei Wellenenden auf, in deren Bereich nun Axiallager, insbesondere Axialgleitlager positioniert sind. In dieser Position besteht die Möglichkeit, Bauteile des Getriebes wie z.B. ei ^¬ nen Deckel und/oder eine Gehäusestruktur (insbesondere eine innere Gehäusestruktur) für die Adaption der Axiallager zu nutzen. Die Wellenenden stehen dafür auch zur Verfügung.

Durch einen Bauraum für die Axiallager (insbesondere Axialgleitlager) im Bereich der Wellenenden ist eine kompakte Bauweise einer Lagerung und damit z.B. auch eines Getriebes mög ^¬ lich. Die Welle ist dabei insbesondere eine Zwischenwelle ei ^¬ nes Getriebes. So geht die Axiallagerung nun nicht in eine Festlagereinheit in Verbindung mit einem Radiallager ein, sondern ist hiervon losgelöst an den Wellenenden positioniert. Damit können einige Vorteile erzielt werden:

- geringer Bauraum für die Axiallagerung;

- weniger Bauteile;

- Kostenreduzierung durch geringeren Materialeinsatz

und/oder

- Optimierung der Gehäusestruktur bei geringerem Materialeinsatz . In einer Ausgestaltung der Lagerung ist das erste Radiallager ein Loslager. Das Loslager ist insbesondere ein Gleitlager. Durch dieses ist die damit gelagerte Welle drehbar gelagert.

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist das zweite Radialla- ger ein Loslager. Das Loslager ist insbesondere ein Gleitla ^¬ ger. Durch dieses ist die damit gelagerte Welle drehbar gela ^¬ gert .

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist das erste Axiallager in einem Gehäuse des Getriebes fixiert. Das Innere des Gehäu ^¬ ses ist dabei insbesondere so ausgeformt, dass eine Aufnahme und Fixierung platzsparend erfolgen kann.

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist das zweite Axiallager durch einen Deckel des Gehäuses des Getriebes fixiert. Da ^¬ durch kann ein geringer Bauraum realisiert werden und/oder der Austausch des zweiten Axiallagers erleichtert werden. Ne ^¬ ben dem Austausch des zweiten Axiallagers über die Öffnung, welche der Deckel verschließt, können auch die beiden Radial ^¬ lager, die Welle und/oder das erste Axiallager ausgetauscht werden . In einer Ausgestaltung der Lagerung ist das erste Axiallager mit einem ersten Ölsumpf verbunden. Das Öl im Ölsumpf dient der Schmierung des Lagers.

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist das zweite Axiallager mit einem zweiten Ölsumpf verbunden. Das Öl im Ölsumpf dient der Schmierung des Lagers.

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist der erste Ölsumpf mit dem zweiten Ölsumpf derart verbunden, dass Öl vom ersten Ölsumpf zum zweiten Ölsumpf und umgekehrt gelangen kann. So kann beispielsweise Öl aus dem ersten Ölsumpf verdrängt wer ^¬ den und in den zweiten Ölsumpf gelangen und umgekehrt. Dies kann beispielsweise bei Lastwechseln, beim Nothalt oder im Reversierbetrieb eines Getriebes vorkommen.

In einer Ausgestaltung der Lagerung weist dieses ein Axiallager auf, welches ein Reversier-Axiallager ist, wobei dieses als Verdrängungsdrucklager ausgelegt ist. So ist beispiels ^¬ weise das erste Axiallaer ein Reversier-Axiallager. Ein zum Axiallager zugehöriger Ölsumpf kann im Bereich des Wellenspiegels platziert sein. Der so ausgebildete Ölsumpfraum wird insbesondere eingegrenzt durch den Gehäusedeckel, das Wellen ^¬ ende mit oder ohne AnlaufScheibe und/oder eine Gehäuseboh ^¬ rung. Bei der ÖlsumpfSchmierung entfällt die unmittelbare Öl- druckzuführung für das Axiallager am Wellenende. Ein auf 11

Uhr bzw. 1 Uhr liegender Ölablauf begrenzt beispielsweise den Ölstand des lokalen Ölsumpfes. Der Ölsumpf hat den Vorteil gegenüber der Druckölzuführung, dass der Spalt immer einen 100% Ölfüllungsgrad aufweisen kann. Da die Reversierlast ei- nen zeitlich begrenzten, dynamisch schwingenden Charakter hat, besteht so die Möglichkeit, das Lager nicht stationär auszulegen, sondern dynamisch als Quetschöldämpfer . Ein Last- Wechsel erfolgt beispielsweise im Mittel etwa alle 0,37 sec für einen Not-Stopp einer Turbine.

Durch die beschriebene Lagerung können folgende Vorteile bzw. Schmierlösungen erzielt werden:

- eine SumpfSchmierung für die Axiallager;

- Auslegung des Reversier-Axiallager als Quetschöldämpfer (Verdrängungsdruckaufbau) und/oder

- Verzicht auf eine Druckschmierung beim Reversierlager .

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist die radiale Ausdehnung des ersten Radiallagers kleiner, als die radiale Ausdeh ^¬ nung des ersten Axiallagers. So kann eine kompakte Bauform erzielt werden.

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist die radiale Ausdehnung des zweiten Radiallagers kleiner, als die radiale Aus ^¬ dehnung des zweiten Axiallagers. Auch so kann eine kompakte Bauform erzielt werden.

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist das zweite Axiallager für eine höhere Betriebsstundenzahl, insbesondere die doppel ^¬ te Betriebsstundenzahl, ausgelegt als das erste Axiallager. Das zweite Axiallager ist nach dem Öffnen des Gehäusedeckels leichter zugänglich als das erste Axiallager, da das zweite Axiallager unmittelbar hinter dem Gehäusedeckel platziert ist. Der Austausch eines leichter zugänglichen Lagers reduziert die Ausfallzeit des Lagers, wenn dieses gewartet wird. In einer Ausgestaltung der Lagerung grenzt das erste Axiallager an einem ersten Wellenspiegel an und/oder das zweite Axiallager grenzt an einem zweiten Wellenspiegel an. Grenzen die Axiallager unmittelbar an, so trägt dies zu einer kompakten Bauweise bei .

In einer Ausgestaltung der Lagerung ist zumindest ein Wellenspiegel mittels einer AnlaufScheibe an zumindest eines der Axiallager adaptiert. So können Größenunterschiede von Axial- lager und Wellenspiegel ausgeglichen werden. Sollten also z.B. die Wellenenden zu klein sein, besteht die Möglichkeit, AnlaufScheiben an den Wellenenden zu adaptieren, die dann als Gegenlauffläche fungieren. Diese Vorgehensweise kann auch teilweise umgesetzt werden, indem beispielsweise an der Zwi ^¬ schenwelle eines Getriebes weiterhin das Rad als Anlauffläche für das Axiallager, welches dann an der Gehäuseinnenwand adaptiert ist, verwendet wird. In einer Ausgestaltung der Lagerung ist zumindest eines der

Axiallager ein Reversier-Axiallager, wobei dieses insbesondere als Verdrängungsdrucklager ausgebildet ist. Dies reduziert die Komplexität der Schmierung. Ein Windgetriebe weist vorteilhaft eine Lagerung nach zumin ^¬ dest einer der beschriebenen Ausgestaltungen auf. Die Ausgestaltungen sind untereinander kombinierbar. So kann ein platzsparendes Getriebe mit einer derartigen Lagerung reali ^¬ siert werden, welches beispielsweise den engen Platzverhält- nissen in einer Gondel einer Windkraftanlage zu statte kommt.

In einer Ausgestaltung des Windgetriebes weist dieses eine Zwischenwelle auf, wobei dies eine Zwischenwelle eines zwei ^¬ stufigen Stirnradteils des Windgetriebes ist.

In einer Ausgestaltung des Windgetriebes weist ein Reversier- lager einen Schmierspalt von größer 0,5 mm auf. Befindet sich in diesem Schmierspalt Öl kann dieses bei Lastwechsel aus dem Spalt teilweise verdrängt werden, was dämpfend wirkt.

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Windgetriebes wird eine Quetschzeit des Reversierlagers gewählt, welche einer Fre ^¬ quenz eines Lastwechsels entspricht. Hierfür ist insbesondere das Reversier-Axiallager als Verdrängungsdrucklager ausge- legt. Zudem sei im Bereich zumindest einer der Wellenspiegel ein Ölsumpf vorgesehen. Der Ölsumpfraum wird beispielsweise eingegrenzt durch den Gehäusedeckel, ein Wellenende mit An ^¬ laufscheibe und/oder eine Gehäusebohrung. Bei der Ölsumpf- Schmierung entfällt die unmittelbare Öldruckzuführung für das Axiallager am Wellenende. Der Ölsumpf hat den Vorteil gegenüber der Druckölzuführung, dass der Spalt vorzugsweise immer einen 100% Ölfüllungsgrad aufweist. Da die Reversierlast ei- nen zeitlich begrenzten, dynamisch schwingenden Charakter hat, besteht nun die Möglichkeit, das Lager nicht stationär auszulegen, sondern dynamisch als Quetschöldämpfer . Das Re- versierlager hat im Normalbetrieb aufgrund des gesamten Axi ^¬ alspiels einen großen Spalt (weil es nicht belastet ist) und demnach beim Auftreten einer Reversierlast aus dem Normal- lastzustand eine großen Ausgangsschmierspalt in der Größen ^¬ ordnung von z.B. größer 0,5mm.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Quetschzeit größer einer Stoßzeit gewählt. Dies bedeutet, dass der

Schmierspalt groß genug zu sein hat, damit nicht während ei ^¬ nes Stoßes der Spalt auf 0mm reduziert ist. Dabei wird die Zeit, die das Lager benötigt um das Axialspiel zu überwinden Quetschzeit genannt. Die Quetschzeit des Reversieraxiallagers liegt demnach in der Größenordnung der Frequenz des Lastwechsels. Die Amplitudenzeit vom Auftreten des Reversierstoßes bis zum nächsten Nulldurchgang beträgt dann beispielsweise 0,37 sec (Stoßdauer). Ist die Quetschzeit des Reversierlagers unter Berücksichtigung der Massenträgheiten und Reibungswi- derständen größer als die Stoßdauer kommt es nicht zu einem Kontakt der Gleitflächen.

Die Erfindung wird nachfolgend auf der Basis von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen exemplarisch weiter erläutert, wobei gleichartige Elemente die gleichen Bezugszeichen aufweisen. Dabei zeigt:

FIG 1 eine erste Lagerung mit einer Zwischenwelle;

FIG 2 eine zweite Lagerung mit einer Zwischenwelle und FIG 3 einen Momentenverlauf bei einem Getriebe einer

Windkraftanlage in Abhängigkeit von der Drehzahl. Die Darstellung nach FIG 1 zeigt in einem Ausschnitt ein ers ^¬ tes Windgetriebe 1, welches eine Lagerung 3 und ein Getriebe ^¬ gehäuse 28 aufweist. Die Lagerung 3 weist ein Loslager 10 und eine Festlagereinheit mit Stahladapter 11 aus. Das Loslager 10 ist beispielsweise ein radiales Gleitlager. Die Festlager ^¬ einheit 11 weist einen Stahladapter, eine linksseitige axiale Lagerung 13 und eine rechtsseitige axiale Lagerung 14, sowie eine radiale Lagerung 12 auf. Mittels der Lagerung 3 ist eine Zwischenwelle 5 des Getriebes 1 gelagert. Die Zwischenwelle 5 weist ein erstes Wellenende 6, also einen ersten Wellenenden- bereich 6 auf. Am ersten Wellenende 6 befindet sich ein ers ^¬ ter Wellenspielgel 8. Im Bereich des ersten Wellenendes 6 be ^¬ findet sich das Loslager 10. Am zweiten Wellenende 7 befindet sich ein zweiter Wellenspielgel 9. Im Bereich des zweiten Wellenendes 7 befindet sich die Festlagereinheit 11. Diese

Festlagereinheit ist über einen Getriebegehäusedeckel 29 zu ^¬ gänglich. Zwischen dem ersten Wellenende 6 und dem zweiten Wellenende 7 befinden sich Verzahnungselemente. Ein erstes Verzahnungselement ist eine in die Zwischenwelle 5 integrier- te Verzahnung 19. Ein zweites Verzahnungselement ist ein ers ^¬ tes Zahnrad 20 auf der Zwischenwelle 5. In die Verzahnung 19 greift ein zweites Zahnrad 21 ein. Das erste Zahnrad 20 ist zur Übertragung von Kräften auf eine Anschlusswelle 31 vorge ^¬ sehen .

Nach der FIG 1 ist also eine Zwischenwelle 5 eines zweistufi ^¬ gen Stirnradteils eines Windgetriebes 1, mit Stahlkörpern zur Aufnahme der großen Axialgleitlager 13 und 14 in der Festlagereinheit, rechts gezeigt. Die Festlagereinheit kann dahin- gehend optimiert werden, dass vorhandene Getriebebauteile als Gegenlauffläche Verwendung finden. So kann an der Zwischenwelle 5 das Zahnrad als Gegenlauffläche verwendet werden. Dies ist jedoch nicht bei allen Wellen im Stirnradgetriebe möglich, da die Verzahnungen dies von ihrer Größe nicht immer ermöglichen (Grund: zu kleine Ritzelverzahnungen) .

Der erforderliche Bauraum von Axialgleitlagern in Kombination mit einem Radialgleitlager (Festlagereinheit 11 mit einem Ra- diallager und zwei Axialgleitlager) ist anordnungsbedingt sehr groß, da der Innendurchmesser der Axiallager größer ist als der Radiallagerdurchmesser. Dies führt dazu, dass die Ra ^¬ diallager mit kleiner Bauhöhe nicht zu den gewünschten Bau- raumvorteilen führen. Dies führt dazu, dass entsprechende

Zwischenkörper zur Aufnahme der Lagerbauteile Verwendung finden müssen, die im Gehäuse-Lagerstuhl fixiert werden müssen. Ziel ist es, ohne Zwischenkörper auszukommen und den minimalen Bauraum, den die Radialgleitlager nur benötigen, für die Gehäusestruktur und dessen Optimierung, zu nutzen. Die Optimierung der Anbindung der Radiallager gelingt, wenn diese direkt in der Gehäusestruktur aufgenommen werden können. Auch kann die Festlagereinheit dahingehend verbessert werden, dass vorhandene Getriebebauteile als Gegenlauffläche Verwendung finden. So kann an der Zwischenwelle 5 das Zahnrad 20 als Ge ^¬ genlauffläche verwendet werden.

Die Darstellung nach FIG 2 zeigt im Ausschnitt ein weiteres Windgetriebe 2, wobei das Prinzip einer Axialgleitlagerung an den Wellenenden mit Ölsumpf dargestellt ist. Gezeigt ist eine Zwischenwelle 5 die am ersten Wellenende 6 einen ersten La ^¬ gerstuhl 17 für ein erstes Radiallager 15 aufweist. Am zweiten Wellenende 7 ist ein zweiter Lagerstuhl 18 für ein zweites Radiallager 16. Beim ersten Wellenspiegel 8 befindet sich ein erstes Axiallager 22 mit einer ersten AnlaufScheibe 24. In einem ersten Ölsumpfraum 26 befindet sich ein erster

Ölsumpf 32 zur Schmierung des ersten Axiallagers 22. Beim zweiten Wellenspiegel 9 befindet sich ein zweites Axiallager 23 mit einer radialen Ausdehnung 34. Zwischen dem zweiten Axiallager 23 und dem zweiten Wellenspiegel 9 befindet sich eine zweite AnlaufScheibe 25. In einem zweiten Ölsumpfraum 27 befindet sich ein zweiter Ölsumpf 33 zur Schmierung des zweiten Axiallagers 23. Das zweite Axiallager 23 ist durch den Getriebegehäusedeckel 30 fixiert. Die Lagerung 4 nach FIG 2 weist beim bzw. am ersten Wellenende 6 das erste Radiallager 15 und das erste Axiallager 22 auf. Beim bzw. am zweiten Wellenende 7 weist die Lagerung 4 das zweite Radiallager 16 und das zweite Axiallager 23 auf. Die Darstellung nach FIG 3 zeigt einen Momentenverlauf bei einem Getriebe einer Windkraftanlage in Abhängigkeit von der Drehzahl insbesondere einen zeitlichen Verlauf von Drehzahl und Drehmoment eines Notstops einer Windenergieanlage. Ge ^¬ zeigt ist, wie bei einem Notstop der Momentenwert (Torque) 35 um den Nullwert schwankt. Diese Schwankung beansprucht die Lagerung eines eingesetzten Getriebes, wobei insbesondere die Dicke eines Schmierspaltes und das darin befindliche Schmier ^¬ mittel so Dick auszulegen ist, dass durch die Schwankung bzw. Schwingung um den Nullwert der Schmierspalt nicht verschwindet, so dass stets eine Schmierung durch das Schmiermittel erfolgen kann. Neben dem Momentenistwert 35 ist auch der Drehzahlistwert (Rot. Speed) 37 gezeigt. Darüber hinaus ist der nominelle Drehzahlwert (Rot. Speed (Nom) ) 38 und der no ^¬ minelle Momentenwert (Torque (Nom)) 36 gezeigt.