(57)【要約】  本発明は、風力タービンロータシャフト（２）上に転がり軸受（１）を取り付けるための方法であって、軸受（１）が、外側リング（１２）と、内側リング（１３）と、内側リングと外側リングとの間に介在された転がり要素（１４）と、を呈し、内側リング（１３）が、円錐台形の外形を呈する内側周方向面（１５）を呈する、方法に関する。転がり軸受（１）は、円錐台形の内側周方向面（１５）によってロータシャフト（２）上の対応する円錐形シート（２１）に取り付けられるように意図されている。方法は、−  内側リング（１３）の内側周方向面（１５）と円錐形シート（２１）との間に液体を押し込み、それにより、円錐形シート（２１）上の転がり軸受（１）の押し上げを容易にするステップ（１００）と、−  転がり軸受（１）に作用する軸方向力によって円錐形シート（２１）上の転がり軸受（１）を押し上げるステップ（２００）と、を含み、−  液体が、内側周方向面の軸方向終端部分（１６）において２つの表面（１５，２１）の間に押し込まれる。さらに、本発明は、軸受組立体に関する。
2015533980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービンロータシャフト（２）上に転がり軸受（１）を取り付けるための方法であって、
前記軸受（１）が、外側リング（１２）と、内側リング（１３）と、前記内側リングと前記外側リングとの間に介在された転がり要素（１４）と、を呈し、
前記内側リング（１３）が、円錐台形の外形を呈する内側周方向面（１５）を呈し、
前記転がり軸受（１）が、円錐台形の前記内側周方向面（１５）によって前記ロータシャフト（２）上の対応する円錐形シート（２１）に取り付けられるように意図され、
前記方法が、
−  前記内側リング（１３）の前記内側周方向面（１５）と前記円錐形シート（２１）との間に液体を押し込み、それにより、前記円錐形シート（２１）上の前記転がり軸受（１）の押し上げを容易にするステップ（１００）と、
−  前記転がり軸受（１）に作用する軸方向力によって前記円錐形シート（２１）上の前記転がり軸受（１）を押し上げるステップ（２００）と、
を含み、
−  前記液体が、前記内側周方向面の軸方向終端部分（１６）において前記２つの表面（１５，２１）の間に押し込まれることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記液体が、オイル、合成潤滑オイル又は他の非腐食性流体のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
リング（３）が、前記シャフトに取り付けられ、且つ前記内側リングの前記軸方向終端部分と隣接且つ接触して配置され、
前記液体が、前記リング（３）内の導管（３１）を介して前記２つの表面の間に押し込まれ、前記導管が、前記内側周方向面の前記軸方向終端部分（１６）と近接して終端することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
−  ロータシャフト（２）と、
−  転がり軸受（１）であって、当該転がり軸受が、外側リング（１２）と、内側リング（１３）と、前記内側リングと前記外側リングとの間に介在された転がり要素（１４）と、を呈し、前記内側リング（１３）が、円錐台形の外形を呈する内側周方向面（１５）を呈し、当該転がり軸受（１）が、円錐台形の前記内側周方向面（１５）によって前記ロータシャフト上の対応する円錐形シート（２１）に取り付けられている、転がり軸受（１）と、
を備える風力タービン軸受組立体であって、
−  前記軸受組立体が、前記シャフト（２）に取り付けられ且つ前記転がり軸受（１）の軸方向終端部分において少なくとも前記内側リング（１３）と接触する第１リング（３）をさらに備え、前記第１リング（３）が、導管（３１）をさらに呈し、前記導管（３１）が、前記内側周方向面（１５）の前記軸方向終端部分（１６）と近接して終端することを特徴とする風力タービン軸受組立体。
【請求項５】
−  前記第１リング（３）が、
−  ラビリンスリング（３）であって、少なくとも前記内側リング（１３）及び前記外側リング（１２）と接触し、且つ前記外側リング（１２）と前記内側リング（１３）との間の空間を密封する、ラビリンスリング（３）、
−  軸受ハウジングのリング状部分、
−  シール部、又は、
−  軸受内側リング配置装置、
のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の風力タービン軸受組立体。
【請求項６】
−  前記組立体が、前記シャフト（２）に取り付けられ且つ前記転がり軸受（１）の他方の軸方向終端部分において前記内側リング（１３）及び前記外側リング（１２）と接触する第２ラビリンスリング（４）をさらに呈し、前記第２ラビリンスリング（４）が、前記外側リングと前記内側リングとの間の第２空間を密封することを特徴とする請求項４又は５に記載の風力タービン軸受組立体。
【請求項７】
−  前記シャフト（２）に取り付けられ且つ前記第１リング（３）と隣接する第３リング（５）をさらに備え、前記第１リング（３）、前記第３リング（５）及び前記シャフト（２）が、前記シャフトの周囲の周方向延在部において周方向キャビティ（７）を作り出すように構成されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の風力タービン軸受組立体。
【請求項８】
−  前記キャビティ（７）が、前記シャフト（２）上の前記円錐形シート（２１）上で前記軸受（１）を軸方向に押し上げることによって、前記シャフト（２）に前記軸受（１）を取り付けるための圧力チャンバとして作用するように意図されていることを特徴とする請求項７に記載の風力タービン軸受組立体。
【請求項９】
−  前記シャフト（２）が、周方向溝（８）を呈し、前記第３リング（５）が、前記第１リング（３）と前記溝内の金属ワイヤ（６）との間において前記シャフト上で軸方向に固定されるように意図されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の風力タービン軸受組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービン内の軸受組立体に関する。より具体的に、本発明は、風力タービン内のロータシャフトに転がり軸受を取り付けるための方法及び軸受組立体の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンのために頻繁に使用される１つの構造は、風力タービンのロータを発電機に接続し、それにより、回転エネルギーを発電機に伝えるためにロータシャフトを使用することであり、回転エネルギーは、順次に、電力を発生させる。ロータシャフトは、少なくとも１つ又は２つの軸受によって支持されている。軸受は、ロータシャフト上の円錐形シート上に取り付けられ、上記軸受の内孔は、対応する円錐台形の外形を呈す。上記軸受の取り付けを容易にするために、オイルが、ロータシャフト内のドリル孔を介して軸受とロータシャフトとの接触面の間に押し込まれ、ドリル孔は、ロータシャフトの円錐形取付シートで終端する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明者によって、ロータシャフト内の上記ドリル孔がシャフトの強度を減少させる可能性があることが分かった。従って、発明者は、現在の構造における発見された欠点を回避するために、新たな方法及び構造を提案する必要があることに気付いた。
【０００４】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点の少なくとも１つを回避し且つ風力タービン及びそのロータシャフトの強度を増大させる構造を特に導く、新たな方法及び構造を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
目的は、独立請求項において規定されるような方法及び軸受組立体によって達成される。
【０００６】
第１の側面によれば、目的は、風力タービンロータシャフト上に転がり軸受を取り付けるための方法であって、軸受が、外側リングと、内側リングと、内側リングと外側リングとの間に介在された転がり要素と、を呈し、内側リングが、円錐台形の外形を呈する内側周方向面を呈する、方法によって達成される。転がり軸受は、円錐台形の内側周方向面によってロータシャフト上の対応する円錐形シートに取り付けられるように意図されている。方法は、
−  内側リングの内側周方向面と円錐形シートとの間に液体を押し込み、それにより、円錐形シート上の転がり軸受の押し上げを容易にするステップと、
−  転がり軸受に作用する軸方向力によって円錐形シート上の転がり軸受を押し上げるステップと、
を含み、
−  液体が、内側周方向面の軸方向終端部分において２つの表面の間に押し込まれる。
【０００７】
この方法は、風力タービンのロータシャフト内に孔をあける必要がないという利点を有している。これは、シャフトが、ドリル孔を有するシャフトと比較して向上された強度を有することを導く。風力タービンロータ組立体における剛性を有し且つ強固な構造を有することは、それにより不必要なメンテナンス及び修理作業を回避するために重要度が高い。ロータ組立体は、地表面よりもはるか高く配置された、風力タービンのナセル内に取り付けられている。従って、修理作業及びメンテナンスは、コストがかかり、且つ実行することが難しくもある。
【０００８】
方法の一実施形態では、液体は、オイル、合成潤滑オイル又は他の非腐食性流体のいずれかである。
【０００９】
方法の一実施形態では、リングが、シャフトに取り付けられ、且つ内側リングの軸方向終端部分と隣接且つ接触して配置され、液体は、リング内の導管を介して２つの表面の間に押し込まれ、導管は、内側周方向面の軸方向終端部分と近接して終端する。
【００１０】
本発明の第２の側面によれば、目的は、
−  ロータシャフトと、
−  転がり軸受であって、転がり軸受が、外側リングと、内側リングと、内側リングと外側リングとの間に介在された転がり要素と、を呈し、内側リングが、円錐台形の外形を呈する内側周方向面を呈し、転がり軸受が、円錐台形の内側周方向面によってロータシャフト上の対応する円錐形シートに取り付けられている、転がり軸受と、
を備える風力タービン軸受組立体によって達成される。軸受組立体は、シャフトに取り付けられ且つ転がり軸受の軸方向終端部分において少なくとも内側リングと接触する第１リングをさらに備え、第１リングは、導管をさらに呈し、導管は、内側周方向面の軸方向終端部分と近接して終端する。
【００１１】
この構造は、風力タービンのロータシャフト内に孔をあける必要がないという利点を有している。代わりに、ラビリンスリング内に導管が設けられ、ラビリンスリングにおいて、オイルのような液体が内側リングとシャフトとの間に押し込まれる。これは、シャフトが、ドリル孔を有するシャフトと比較して向上された強度を有することを導く。風力タービンロータ組立体における剛性を有し且つ強固な構造を有することは、それにより不必要なメンテナンス及び修理作業を回避するために重要度が高い。ロータ組立体は、地表面よりもはるか高く配置された、風力タービンのナセル内に取り付けられている。従って、修理作業及びメンテナンスは、コストがかかり、且つ実行することが難しくもある。
【００１２】
第１の側面のすべての実施形態は、第２の側面のすべての実施形態に適用可能であり、逆も可能である。
【００１３】
本発明の一実施形態では、第１リングは、ラビリンスリングであり、ラビリンスリングは、転がり軸受の軸方向終端部分において少なくとも内側リング及び外側リングと接触し、ラビリンスリングは、外側リングと内側リングとの間の空間を密封する。別の実施形態では、第１リングは、軸受ハウジングのリング状部分、シール部、もしくは軸受内側リング配置装置、又は任意の他の適切なリングのいずれかである。
【００１４】
一実施形態では、転がり軸受は、トロイダルころ軸受、球面ころ軸受、円錐ころ軸受、円筒ころ軸受又は風量タービン軸受組立体のための任意の他の適切な転がり軸受のいずれかである。軸受組立体の一実施形態では、組立体は、シャフトに取り付けられ且つ転がり軸受の他方の軸方向終端部分において内側リング及び外側リングと接触する第２ラビリンスリングをさらに呈し、第２ラビリンスリングは、外側リングと内側リングとの間の第２空間を密封する。
【００１５】
軸受組立体の一実施形態では、組立体は、シャフトに取り付けられ且つ第１ラビリンスリングと隣接する第３リングを備え、第１ラビリンスリング、第３リング及びシャフトは、シャフトの周囲の周方向延在部において周方向キャビティを作り出すように構成されている。
【００１６】
軸受組立体の一実施形態では、キャビティは、シャフト上の円錐形シート上で軸受を軸方向に押し上げることによって、シャフトに軸受を取り付けるための圧力チャンバとして作用するように意図されている。
【００１７】
軸受組立体の一実施形態では、シャフトは、周方向溝を呈し、第３リングは、第１ラビリンスリングと溝内の金属ワイヤとの間においてシャフト上で軸方向に固定されるように意図されている。
【００１８】
以下では、複数の好ましい実施形態のより詳細な説明が記載される。添付の図面は縮尺通りに描かれておらず、いくつかのケースでは、本発明をより分かりやすく説明するために、特定の細部が誇張されている可能性があることに留意されたい。さらに、本発明は、特許請求の範囲に記載されるように、説明され且つ示された実施形態に限定されず、本発明の権利範囲内で当業者には修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による風力タービン軸受組立体の一実施形態の軸方向断面図を示す。
【図２】本発明による方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明による風力タービン軸受組立体の一実施形態の軸方向断面図を示す。組立体は、
−  ロータシャフト２と、
−  転がり軸受１であって、転がり軸受が、外側リング１２と、内側リング１３と、外側リングと内側リングとの間に介在された転がり要素１４と、を呈し、内側リング１３が、円錐台形の外形を呈する内側周方向面１５を呈し、転がり軸受１が、円錐台形の内側周方向面１５によってロータシャフト上の対応する円錐形シート２１に取り付けられている、転がり軸受１と、
を備えている。軸受組立体は、シャフト２に取り付けられ且つ転がり軸受１の軸方向終端部分において内側リング１３及び外側リング１４と接触する第１ラビリンスリング３をさらに備え、第１ラビリンスリング３は、外側リング１２と内側リング１３との間の空間を密封し、第１ラビリンスリング３は、導管３１をさらに呈し、導管３１は、内側周方向面１５の軸方向終端部分１６と近接して終端する。図２は、本発明による方法のフローチャートを示す。方法は、
−  内側リング１３の内側周方向面１５と円錐形シート２１との間に液体を押し込み、それにより、円錐形シート２１上の転がり軸受１の押し上げを容易にするステップ（１００）と、
−  転がり軸受１に作用する軸方向力によって円錐形シート２１上の転がり軸受１を押し上げるステップ（２００）と、
を含み、
−  液体が、内側周方向面の軸方向終端部分１６において２つの表面１５，２１の間に押し込まれる。
【符号の説明】
【００２１】
１  転がり軸受、１２  外側リング、１３  内側リング、１４  転がり要素、１５  内側周方向面、１６  軸方向終端部分、２  ロータシャフト、２１  円錐形シート、３  第１リング、３１  導管、４  第２ラビリンスリング、５  第３リング、６  金属ワイヤ、７  周方向キャビティ、８  周方向溝、１００  ステップ、２００  ステップ
【図１】
2015533980.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2015533980.tif 000005
2015533980.tif 000006
2015533980.tif 000007
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