Titel

HYDROSTATISCHE LAGERANORDNUNG UND WINDENERGIEANLAGE Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem ersten Lagerring und einem drehbar gegenüber dem ersten Lagerring gelagerten zweiten Lagerring, wobei an dem ersten Lagerring mindestens ein hydrostatisch abgestütztes erstes Gleitlagersegmente angeordnet ist, das mit einer an dem zweiten Lagerring angeordneten ersten Gleitfläche zusammenwirkt,

Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann zur Lagerung einer Rotorwelle einer Wind- energieanlage Verwendung finden.

Aus der DE 10 201 1 008 267 A1 ist eine Lageranordnung zur Lagerung einer solchen Rotorwelle einer Windenergieanlage bekannt, welche mehrere hydrostatisch abgestützte Gleitlagersegmente aufweist. Die Gleitlagersegmente sind in einer sphärisch ausgebildeten Um- fangsfläche des Außenrings dieser Lageranordnung elastisch gelagert. Hierzu sind die Gleitlagersegmente nicht fest montiert, sondern auf einer mechanischen oder hydraulischen Feder radial und rückstellbar verschiebbar zu einer Dichtfläche des Innenrings angeordnet. Diese mechanischen oder hydraulischen Federn zur Lagerung der einzelnen Gleitlagersegmente bringt jedoch bei solchen Lagern, die eine hohe Anzahl derartiger Gleitlagersegmente aufweisen einen erhöhten Montage- und Wartungsaufwand mit sich.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageranordnung anzugeben, welche einen geringeren Montage- und Wartungsaufwand erfordert.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Lageranordnung mit einem ersten Lagerring und einem drehbar gegenüber dem ersten Lagerring gelagerten zweiten Lagerring vorgeschlagen, wobei an dem ersten Lagerring mindestens ein hydrostatisch abgestütztes erstes Gleitlagersegment angeordnet ist, das mit einer an dem zweiten Lagerring angeordneten ersten Gleitfläche zusammenwirkt, wobei das erste Gleitlagersegment, derart in einer Aufnahmetasche des ersten Lagerrings aufgenommen ist, dass zwischen dem ersten Lagerring und dem ersten Gleitlagersegment ein erster Druckraum gebildet ist und das erste Gleitlagersegment derart ausgebildet ist, dass zwischen dem ersten Gleitlagersegment und dem zweiten Lagerring ein zweiter Druckraum gebildet ist, wobei der erste Druckraum und der zweite Druckraum über einen durch das erste Gleitlagersegment verlaufenden Kanal verbunden sind.

Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung wird zwischen dem ersten Lagerring und dem ersten Gleitlagersegment ein erster Druckraum gebildet. Durch Einleiten eines Schmiermittels in den ersten Druckraum kann in dem ersten Druckraum ein Druck erzeugt, werden, der das erste Gleitlagersegment in Richtung der ersten Gleitfläche des zweiten Lagerrings drückt und als Feder-Dämpfer-System wirkt. Zwischen dem ersten Gleitlagersegment und dem zweiten Lagerring, insbesondere der Gleitfläche des zweiten Lagerrings, wird ein zweiter Druckraum gebildet, in welchem sich ein Schmiermittelfilm mit einer Schmierspaltbreite ausbilden kann. Der erste und der zweite Druckraum sind über einen durch das erste Gleitlagersegment verlaufenden Kanal verbunden, so dass der zweite Druckraum über den Kanal mit Schmiermittel versorgt werden kann. Über den Kanal kann ein Druckausgleich zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum erfolgen. Es ist bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung nicht erforderlich, separate Federn zur elastischen Lagerung der ersten Gleitlagersegmente vorzusehen. Es ergibt sich ein geringerer Montage- und Wartungsaufwand. Ferner kann über die erfindungsgemäße Lageranordnung die Dämpfung unerwünsch- ter Schwingungen ermöglicht werden, so dass eine verbesserte Laufruhe erhalten werden kann.

Bevorzugt erstreckt sich das erste Gleitlagersegment nicht über den gesamten Umfang des ersten Lagerrings. Das bedeutet, dass sich das erste Gleitlagersegment in Umfangsrichtung des ersten Lagerrings bevorzugt nicht über den gesamten ersten Lagerring erstreckt.

Der erste Lagerring kann ein Innenring und der zweite Lagerring ein Außenring der Lageranordnung sein. Alternativ kann der erste Lagerring ein Außenring und der zweite Lagerring ein Innenring sein. Entweder der erste Lagerring oder der zweite Lagerring kann als geteilter Lagerring mit mehreren Lagerringteilen ausgebildet sein, um die Montage der Lageranordnung zu vereinfachen. Beispielsweise kann der zweite Lagerring einstückig ausgebildet sein und der erste Lagerring in einer axialen Richtung, also in einer Richtung parallel zur Drehachse, geteilt sein. Alternativ kann der erste Lagerring einstückig ausgebildet sein und der zweite Lagerring in axialer Richtung geteilt sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an dem ersten Lagerring mehrere hydrostatisch abgestützte erste Gleitlagersegmente angeordnet, die in einer Umfangsrich- tung des ersten Lagerrings voneinander beabstandet sind und mit einer an dem zweiten Lagerring angeordneten ersten Gleitfläche zusammenwirken. Durch die mehreren, entlang der Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Gleitlagersegmente kann sich der die Lagerringe trennende Schmiermittelspalt an den Gleitlagersegmenten individuell einstel- len. Es ist daher möglich, einer durch eine unsymmetrische Belastung entstehende, unterschiedliche Breite des Schmierspalts in Umfangsrichtung entgegenzuwirken, so dass ein über die Umfangsrichtung möglichst gleichmäßiger Schmiermittelspalt mit reduziertem Schmiermitteldurchsatz erhalten wird. Bevorzugt sind sämtliche erste Gleitlagersegmente identisch ausgebildet. Besonders bevorzugt bilden die ersten Gleitlagersegmente eine in der Umfangsrichtung verlaufende erste Gleitlagersegmentreihe, wobei die ersten Gleitlagersegmente mit derselben ersten Gleitfläche zusammenwirken. Alternativ können die ersten Gleitlagersegmente unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise können die ersten Gleitlagersegmente unterschiedliche Querschnitte aufweisen und/oder unterschiedlich große, gegenüber der Gleitfläche wirksame Oberflächen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Gleitlagersegment eine erste Druckfläche auf, die dem ersten Druckraum zugewandt ist und eine zweite Druckfläche, die dem zweiten Druckraum zugewandt ist, wobei die erste Druckfläche kleiner als die zweite Druckfläche ist. Bei gleichem Druck in dem ersten und dem zweiten Druckraum kann durch eine derartige Dimensionierung der Druckflächen erreicht werden, dass die auf die zweite Druckfläche wirkende Kraft größer ist als die Kraft, die auf die erste Druckfläche wirkt. Das Gleitlagersegment wird daher selbsttätig von der Gleitfläche des zweiten Lagerrings weggedrückt, wodurch der Druck im zweiten Druckraum durch ablaufendes Schmiermittel abnimmt bis ein Kraftgleichgewicht zwischen den beiden Kräften erreicht ist. Das Gleit- lagersegment kann in dem Gleichgewichtszustand eine Stellung einnehmen, in welcher ein ausreichender Schmiermittelspalt als Trennung zwischen dem Gleitlagersegment und der Gleitfläche vorhanden ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Gleitlagersegment in unerwünschte Anlage mit der Gleitfläche an dem zweiten Lagerring kommt, so dass ein verschleißfreier Betrieb ermöglicht wird. Eine derartige Ausgestaltung ist für große Lageranord- nungen, insbesondere mit einem Durchmesser im Bereich von 1 m bis 10 m, vorteilhaft. Bei großen Lageranordnungen variiert oftmals die Breite des Schmiermittelspalts in Umfangsrichtung aufgrund von Fertigungsabweichungen oder belastungsabhängigen Verformungen. Durch das sich selbsttätig in den Gleichgewichtszustand bringende Gleitlagersegment kann die Funktionsfähigkeit derartiger Lageranordnungen gewährleistet werden.

Anstelle eines einzigen zweiten Druckraums können auch mehrere zweite Druckräume vorgesehen sein. Bei Ausgestaltungen der Erfindung mit mehreren zweiten Druckräumen ist die Summe der Druckflächen der mehreren zweiten Druckräume bevorzugt größer als die erste Druckfläche.

Das Verhältnis der ersten Druckfläche zu der zweiten Druckfläche bzw. zu der Summe der mehreren zweiten Druckflächen beträgt also weniger als 1 und liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 und 1 , besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,7 und 1.

Bevorzugt ist die zweite Druckfläche des ersten Gleitlagersegments durch einen Randvorsprung begrenzt, so dass ein seitliches Ausfließen des Schmiermittels aus der zweiten Druckkammer gehemmt wird. Der Randvorsprung kann vollständig um die Druckfläche umlaufend angeordnet sein. Bevorzugt weist der Randvorsprung eine Krümmung auf, deren Verlauf an die Krümmung der Gleitfläche des zweiten Lagerrings angepasst ist. Besonders bevorzugt, sind die Krümmung des Randvorsprungs und der Gleitfläche identisch, so dass der Randvorsprung bei Stillstand der Lageranordnung an der Gleitfläche anliegt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kanal eine Querschnittsverengung, insbesondere eine Strömungsdrossel, angeordnet. Über die Querschnittsverengung kann der Austausch von Schmiermittel zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer, d.h. zwischen der Vorder- und der Rückseite des Gleitlagerelements, eingestellt werden. Bevorzugt ist die Querschnittsverengung derart ausgebildet, dass zwischen dem Gleitlagersegment und der Gleitfläche des zweiten Lagerrings ein ausreichend bemessener Schmiermittelspalt vorhanden ist.

Vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Gleitlagersegment und dem ersten Lagerring, insbe- sondere der Aufnahmetasche, ein Dichtelement angeordnet ist, so dass ein unerwünschtes Ausströmen von Schmiermittel aus der ersten Druckkammer, d.h. von der Rückseite des Gleitlagersegments um dieses herum, verhindert werden kann. Durch das Dichtelement kann erreicht werden, dass ein Austausch von Schmiermittel im Wesentlichen, bevorzugt ausschließlich, über den Kanal des Gleitlagersegments erfolgen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Gleitlagersegment derart ausgebildet ist, dass zwischen dem ersten Gleitlagersegment und dem zweiten Lagerring mehrere, insbesondere drei oder vier, zweite Druckräume gebildet sind, wobei der erste Druckraum und die mehreren zweiten Druckräume über mehrere durch das erste Gleitlager- segment verlaufende Kanäle verbunden sind. Das Gleitlagersegment kann auf seiner der Gleitfläche des zweiten Lagerrings zugewandten Seite mehrere Vorsprünge aufweisen, die seitliche Begrenzungen für mehrere, insbesondere drei oder vier, zweite Druckräume bilden. Durch die mehreren, zwischen dem ersten Gleitlagersegment und dem zweiten Lagerring gebildeten, zweiten Druckräume kann ein unerwünschtes Verkippen des Gleitlagersegments gegenüber dem zweiten Lagerring verringert werden. Das bedeutet, dass auch bei einem Störfall in der Druckversorgung, beispielsweise einem Druckabfall, eine Berührung des zwei- ten Lagerrings durch ein verkipptes Gleitlagersegment verhindert werden kann.

In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass in jedem Kanal eine Querschnittsverengung, insbesondere eine Strömungsdrossel, angeordnet ist, so dass der Austausch von Schmiermittel zwischen der ersten Druckkammer und den anderen, insbesondere einer zweiten, dritten, vierten und fünften Druckkammer, eingestellt werden kann. Bevorzugt sind die Querschnittsverengungen derart ausgebildet, dass zwischen dem Gleitlagersegment und der Gleitfläche des zweiten Lagerrings ein ausreichend bemessener Schmiermittelspalt vorhanden ist. Die Querschnittsverengungen können unterschiedlich ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem ersten Lagerring mindestens ein hydrostatisch abgestütztes zweites Gleitlagersegment angeordnet, das mit einer an dem zweiten Lagerring angeordneten zweiten Gleitfläche zusammenwirkt. Bevorzugt ist die zweite Gleitfläche in axialer Richtung von der ersten Gleitfläche beabstandet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind an dem ersten Lagerring mehrere hydrostatisch abgestützte zweite Gleitlagersegmente angeordnet, die in einer Umfangsrichtung des ersten Lagerrings voneinander beabstandet sind und mit einer an dem zweiten Lagerring angeordneten zweiten Gleitfläche zusammenwirken. Bevorzugt bilden die zweiten Gleitlagersegmente eine in der Umfangsrichtung verlaufende zweite Gleitlagersegmentreihe, wobei erste Gleitsegmentlagerreihe die zweite Gleitlagersegmentreihe in einer parallel zu einer Drehachse der Lageranordnung verlaufenden axialen Richtung voneinander beabstandet sind. Bevorzugt sind sämtliche zweite Gleitlagersegmente identisch ausgebildet. Vorteilhaft ist es wenn die ersten Gleitlagersegmente und die zweiten Gleitlagersegmente identisch ausgebildet sind. Optional kann eine dritte Gleitlagersegmentreihe mit dritten Gleitlagersegmenten oder weitere Gleitlagersegmentreihen mit entsprechenden Gleitlagersegmenten vorgesehen sein.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die ersten Gleitlagersegmente und die zweiten Gleitlagersegmente hinsichtlich einer senkrecht zu einer Drehachse der Lageranord- nung angeordneten Radialebene asymmetrisch angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht bei stationärer Anordnung des ersten Lagerrings eine Anpassung an zu erwartende unsymmetrische Krafteinwirkungen. Bevorzugt ist es, wenn die erste Gleitlagerseg- mentreihe einen ersten kreisringsegmentförmigen Bereich mit mehreren ersten Gleitlagersegmenten aufweist und einen zweiten kreisringsegmentförmigen Bereich, in welchem keine ersten Gleitlagersegmente angeordnet sind, und die zweite Gleitlagersegmentreihe einen dritten kreisringsegmentförmigen Bereich, der mehrere zweite Gleitlagersegmente aufweist, und einen vierten kreisringsegmentförmigen Bereich aufweist, in welchem keine zweiten Gleitlagersegmente angeordnet sind, wobei der erste kreisringsegmentförmige Bereich und der dritte kreisringsegmentförmige Bereich nicht symmetrisch bezüglich der Radialebene angeordnet sind. Alternativ ist es möglich, dass die zweiten Gleitlagersegmente gegenüber den ersten Gleitlagersegmenten einen Versatz in Umfangsrichtung aufweisen.

Das erste Gleitlagersegment und/oder das zweite Gleitlagersegment weist bevorzugt einen kreisrunden Querschnitt auf. Die erste Druckfläche und/oder die zweite Druckfläche des entsprechenden Gleitlagersegments können insofern kreisförmig sein. Alternativ kann das erste Gleitlagersegment und/oder das zweite Gleitlagersegment einen elliptischen oder eckigen, beispielsweise drei-, vier- oder mehreckigen, Querschnitt aufweisen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Gleitlagersegment und/oder das zweite Gleitlagersegment aus Bronze gebildet. Alternativ kann das erste und/oder zweite Gleitlagersegment eine Beschichtung aus Weißmetall aufweisen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Lageranordnung mindestens eine Wälzkörperreihe mit mehreren Wälzkörpern auf, die an einer ersten Laufbahn des ersten Lagerrings und an einer zweiten Laufbahn des zweiten Lagerrings abrollbar angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung stellt eine hybride Lageranordnung mit mindestens einem Wälzlager und mindestens einem hydrostatischen Gleitlager dar. Bei eine solchen Lageranordnung sind an dem ersten Lagerring sowohl die ersten Laufbahn für die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe als auch die Gleitlagersegmente angeordnet. An dem zweiten Lagerring sind sowohl die zweite Laufbahn für die Wälzkörper als auch die Gleitfläche zum Zusammenwirken mit den Gleitlagersegmenten vorgesehen. Insofern wird ein steifes Lager gebildet, bei welchem Kräfte über die Wälzkörper bzw. die hydrostatische Gleitlagerung zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerring übertragbar sind. Die hydrostatischen Gleitlagersegmente können auch bei Stillstand und bei geringen Drehzahlen der Lagerringe gegeneinander Kräfte zwischen den Lagerringen übertragen. Bei einem Ausfall der Schmiermittelversorgung für die hydrostatischen Gleitlagersegmente können die Kräfte ausschließlich über die Wälzkör- per übertragen werden, so dass ein reiner Wälzlagerbetrieb zumindest zeitweise möglich ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Lagerring als feststehender Lagerring ausgebildet und der zweite Lagerring ist gegenüber dem ersten Lagerring drehbar.

Die erste Gleitfläche und/oder die zweite Gleitfläche ist bevorzugt zylinderringförmig ausge- staltet.

Bevorzugt sind die Wälzkörper als Kegelrollen ausgebildet. Alternativ können die Wälzkörper als Kugeln, Zylinderrollen oder Tonnenrollen ausgebildet sein. Die Lageranordnung kann optional mehrere Wälzkörperreihen - jeweils mit mehreren Wälzkörpern - aufweisen, die an weiteren Laufbahnen des ersten Lagerrings und an weiteren Laufbahnen des zweiten Lagerrings abrollbar angeordnet sind. Bevorzugt sind die Wälzkörperreihen derart angeordnet, dass die Lageranordnung ein Axial-Radial-Lager bildet, welches sowohl Kräfte in axialer Richtung als auch in radialer Richtung aufnehmen kann. Bevorzugt sind die Drehachsen der Wälzkörper der Wälzkörperreihen sowohl gegenüber der axialen Richtung als auch gegenüber der radialen Richtung geneigt angeordnet, so dass die Wälzkörper Kräfte in radialer Richtung und axiale Richtung aufnehmen können. Alternativ können die Drehachsen der Wälzkörper einer ersten Wälzkörperreihe in axialer Richtung und die Drehachsen der Wälzkörper einer zweiten Wälzkörperreihe in radialer Richtung ausgerichtet sein.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Windenergieanlage mit einer Rotorwelle, wobei die Rotorwelle über eine vorstehend beschriebene Lageranordnung gelagert ist. Der erste Lagerring der Lageranordnung ist bevorzugt als feststehender Lagerring ausgebildet. Beispielsweise kann der erste Lagerring mit einer Tragstruktur der Windenergieanlage, beispielsweise mit einer Gondel einer Windenergieanlage, verbunden sein. Der zweite Lagerring ist bevorzugt drehfest mit der Rotorwelle verbunden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Werkzeugmaschine mit einem Drehtisch, wobei der Drehtisch über eine vorstehend beschriebene Lageranordnung gelagert ist. Der erste Lagerring der Lageranordnung ist bevorzugt als feststehender Lagerring ausgebildet. Beispielsweise kann der erste Lagerring mit einer Tragstruktur der Werkzeugmaschine verbunden sein. Der zweite Lagerring ist bevorzugt drehfest mit dem Drehtisch verbunden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung mit einer feststehenden Basis und einer gegenüber der Basis drehbaren Antenne, wobei die Antenne über eine vorstehend beschriebene Lageranordnung an der Basis gelagert ist. Der erste Lagerring der Lageranordnung ist bevorzugt als feststehender Lagerring ausgebildet. Beispielsweise kann der erste Lagerring mit der Basis der Sende- und/oder Empfangsein- richtung verbunden sein. Der zweite Lagerring ist bevorzugt drehfest mit der Antenne verbunden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnun- gen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Windenenergieanlage gemäß der Erfindung.

Die Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung entlang einer die Drehachse einschließenden Axialebene.

Die Figur 3 zeigt ein Detail der Darstellung aus Figur 2.

Die Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der in Figur 2 gezeigten Radialebene IV-IV. Die Figur 5 zeigt das in Figur 4 markierte Detail V.

Die Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung entlang einer die Drehachse einschließenden Axialebene. Die Figur 7 zeigt ein Detail der Darstellung aus Figur 6.

Die Figur 8 zeigt ein Gleitlagersegment gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Aufnahmetasche in einer Schnittdarstellung. Die Figur 9 zeigt das Gleitlagersegment nach Figur 8 in einer Schnittdarstellung.

Die Figur 10 zeigt das Gleitlagersegment nach Figur 8 in einer perspektivischen Darstellung.

Die Figur 11 zeigt ein Gleitlagersegment gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung. Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In der Figur 1 ist eine Windenergieanlage 1 gezeigt, die einen Turm 5 und eine gegenüber dem Turm 5 drehbar angeordneten Gondel 4 aufweist. An der Gondel 4 ist ein Rotor 3 mit einer Rotorwelle drehbar gelagert. Die Rotorwelle ist über eine erfindungsgemäße Lageranordnung 10 gelagert. Hierbei ist ein erster Lagerring 1 1 der Lageranordnung 10 als festste- hender Lagerring ausgebildet. Ein zweiter Lagerring 12. Welcher gegenüber dem ersten Lagerring 10 drehbar ist, ist drehfest mit der Rotorwelle verbunden. An dem Rotor 3 sind mehrere Rotorblätter 2 vorgesehen.

Die Lageranordnung 10 ist als Großwälzlager mit einem Durchmesser im Bereich von 1 m bis 10 m, bevorzugt von 3 m bis 7 m, besonders bevorzugt von 4 m bis 6 m, beispielsweise 2,5 m ausgebildet. Nachfolgend sollen verschiedene Ausführungsbeispiele von Lageranordnungen 10 beschrieben werden, welche den Rotor 3 drehbar mit der Gondel 4 verbinden.

Die Figuren 2 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lager- anordnung 10 mit einem ersten, feststehenden Lagerring 1 1 , der als Innenring ausgebildet ist. Um die Montage der Lageranordnung 10 zu vereinfachen, ist der erste Lagerring als in axialer Richtung A geteilter Lagerring ausgebildet und weist mehrere Lagerteile 1 1.1 , 1 1 .2, 1 1.3 auf. Ferner weist die Lageranordnung 10 einen als Außenring ausgebildeten zweiten Lagerring 12 auf, welcher gegenüber dem ersten Lagerring 1 1 um eine Drehachse D drehbar gelagert ist. Der zweite Lagerring 12 umgibt den ersten Lagerring 1 1 konzentrisch. Zwischen den Lagerringen 1 1 , 12 sind zwei Wälzlagerreihen 13, 14 angeordnet. Jede der Wälzlagerreihen 13, 14 weist mehrere Wälzkörper 15, 16 auf, die zueinander beabstandet angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Wälzkörpern kann durch in den Zeichnungen nicht dargestellte Distanzstücke oder einen Käfig eingestellt werden. Die Wälzkörper 15, 16 der Wälz- körperreihen 13, 14 sind derart angeordnet, dass sie an einer ersten Laufbahn 1 1.4, 1 1 .5 des ersten Lagerrings 1 1 und an einer zweiten Laufbahn 12.1 , 12.2 des zweiten Lagerrings 12 abrollbar angeordnet sind. Bei den Wälzkörpern 15, 16 der Wälzkörperreihen 13, 14 handelt es sich um Kegelrollen. Die Wälzkörper 15, 16 der Wälzkörperreihen sind identisch ausgebildet. Die Wälzkörperreihen 13, 14 sind derart angeordnet, dass die Lageranordnung ein Axial-Radial-Lager bildet, welches sowohl Kräfte in axialer Richtung A als auch in radialer Richtung R aufnehmen kann. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Drehachsen der Wälzkörper 15, 16 sowohl gegenüber der axialen Richtung A als auch gegenüber der radialen Richtung geneigt angeordnet.

Bei der Lageranordnung 10 handelt es sich um eine Hybrid-Lageranordnung, welche zusätz- lieh zu den Wälzkörperreihen 13, 14 mehrere aus Gleitlagersegmenten 21 , 22, 23 gebildete Gleitlagersegmentreihen aufweist, wobei sowohl die Wälzkörper 15, 16 als auch die Gleitlagersegmente mit dem zweiten Lagerring 12 zusammenwirken. Eine erste Gleitlagersegmentreihe ist aus mehreren an dem ersten Lagerring 1 1 angeordneten, hydrostatisch abgestützten ersten Gleitlagersegmenten 21 gebildet, die in einer Umfangsrichtung des ersten Lager- rings 1 1 voneinander beabstandet sind. Die ersten Gleitlagersegmente 21 wirken mit einer an dem zweiten Lagerring 12 angeordneten ersten Gleitfläche 12.3 zusammen, wobei zwischen den ersten Gleitlagersegmenten 21 und der ersten Gleitfläche 12.3 ein Schmierspalt ausgebildet ist, der mit einem Schmiermittel, beispielsweise einem Öl, gefüllt ist. Die erste Gleitfläche 12.3 ist zylinderringförmig ausgestaltet. Das Schmiermittel wird aktiv über eine Schmiermittelversorgung, beispielsweise eine Ölpumpe, zugeführt. Die Zuführung des Schmiermittels erfolgt über einen Zuführkanal 17 in dem ersten Lagerring 1 1 der in einer Aufnahmetasche 1 1.6 in des ersten Lagerrings 1 mündet. Die hydrostatischen Gleitlagersegmente 21 übertragen auch bei Stillstand oder bei geringen Drehzahlen der Lagerringe 1 1 , 12 Kräfte zwischen den Lagerringen 1 1 , 12. Da entlang der Umfangsrichtung mehrere beab- standet angeordnete Gleitlagersegmente 21 angeordnet sind, kann sich der Schmiermittelspalt an den Gleitlagersegmente individuell einstellen, so dass ein über die Umfangsrichtung vergleichmäßigter Schmiermittelspalt mit reduziertem Schmiermitteldurchsatz erhalten wird.

Anhand der in Figur 8 exemplarisch gezeigten Ausgestaltung eines Gleitlagersegments 21 , 22, 23 soll nachfolgend eine mögliche Ausgestaltung des ersten Gleitlagersegments 21 erläutert werden. Die ersten Gleitlagersegmente 21 sind derart in der Aufnahmetasche 1 1 .6 des ersten Lagerrings 1 1 aufgenommen, dass zwischen dem ersten Lagerring 1 und dem jeweiligen ersten Gleitlagersegment 21 ein erster Druckraum 24 gebildet ist. Ferner ist das erste Gleitlagersegment 21 derart ausgebildet, dass zwischen dem ersten Gleitlagersegment 21 und dem zweiten Lagerring 12 ein zweiter Druckraum 25 gebildet ist. Der zweite Druckraum wird durch die zweite Druckfläche 27 des Gleitlagersegments 21 , einen um die zweite Druckfläche 27 umlaufenden Randvorsprung 31 sowie die Gleitfläche 12.3 an dem zweiten Lagerring 12 begrenzt. Der erste Druckraum 24 und der zweite Druckraum 25 sind über einen durch das erste Gleitlagersegment verlaufenden Kanal 28 verbunden, so dass ein Schmiermittelaustausch zwischen der Vorderseite und der Rückseite des ersten Gleitlagersegments 21 möglich ist. Zwischen dem ersten Gleitlagersegment 21 und dem ersten Lagerring 1 1 ist ein Dichtelement 30 angeordnet. Das Dichtelement 30 liegt an einer Innenkontur der der Aufnahmetasche 1 1 .6 an und verhindert ein unerwünschtes Ausströmen von

Schmiermittel aus dem ersten Druckraum 24. Insofern ist ein Austausch von Schmiermittel zwischen dem ersten Druckraum 24 und dem zweiten Druckraum 25 ausschließlich über den Kanal 28 des ersten Gleitlagersegments 21 möglich. In dem Kanal 28 ist eine als Strömungs- drossel ausgebildete Querschnittsverengung 29 angeordnet.

An seiner Rückseite weist das erste Gleitlagersegment 21 eine erste Druckfläche 26 auf, welche dem ersten Druckraum 24 zugewandt ist. An der Vorderseite ist des ersten Gleitlagersegments ist eine zweite Druckfläche 27 vorgesehen, die dem zweiten Druckraum 25 zugewandt ist. Wie in anhand der Darstellung in den Figuren 9 und 10 erkennbar wird, ist die ersten Druckfläche 26 kleiner als die zweite Druckfläche 27. Über den Kanal 28 kann ein Druckausgleich zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum 24, 25 erfolgen, so dass ein im Wesentlichen identischer Druck in dem ersten und dem zweiten Druckraum 24, 25 herrscht. Durch die Dimensionierung der Druckflächen 26, 27 wird nun erreicht, dass die auf die zweite Druckfläche 27 wirkende Kraft größer ist als die Kraft, die auf die erste Druckfläche 26 wirkt. Das erste Gleitlagersegment 21 wird daher selbststätig von der Gleitfläche 12.3 des zweiten Lagerrings 12 weggedrückt, wodurch der Druck im zweiten Druckraum 25 durch ablaufendes Schmiermittel abnimmt bis ein Kraftgleichgewicht zwischen den beiden Kräften erreicht ist. Insofern wird das Gleitlagersegment in einer Bewegungsrichtung B bewegt, die senkrecht zu der Gleitfläche 12.3 ausgerichtet ist. Das Gleitlagersegment 21 kann in dem Gleichgewichtszustand eine Stellung einnehmen, in welcher ein ausreichender Schmiermittelspalt zwischen dem Gleitlagersegment und der Gleitfläche vorhanden ist. Hierdurch wird verhindert, dass das Gleitlagersegment 21 in unerwünschte Anlage mit der Gleitfläche 12.3 an dem zweiten Lagerring 12 kommt, so dass ein verschleißfreier Betrieb ermöglicht wird. Die Lage des Gleitlagersegments 21 im Gleichgewichtszustand und/oder die Breite des

Schmiermittelspalts kann durch die Einstellung des Schmiermittelstrom durch die Zuführung 17, die Wahl einer geeigneten Querschnittsverengung 29 sowie das Verhältnis der Druckflächen 26, 26 zueinander beeinflusst werden. Sind anstelle eines einzigen zweiten Druckraums 25 mehrere zweite Druckräume vorgesehen, so ist die Summe der zweiten Druckflächen der mehreren zweiten Druckräume größer ausgebildet als die erste Druckfläche 26. Eine derartige Ausführungsform ist in Figur 11 dargestellt. Das in den Figuren 8, 9 und 10 gezeigte Gleitlagersegment 21 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, d.h. dass die erste und zweite Druckfläche 26, 27 kreisförmig ist. In Abweichung von dieser Ausgestaltung kann das Gleitlagersegment 21 einen anderen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen drei-, vier- oder mehreckigen Querschnitt.

Wie der Darstellung in den Figuren 2 und 3 weiter entnommen werden kann, sind die Laufbahnen 12.1 , 12.2 der Wälzkörperreihen 13, 14 in einem Winkel gegenüber einer Radialebene angeordnet, welcher im Bereich zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 30° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 40° und 50°, beispielsweise bei 45° liegt. Die erste Gleitfläche 12.3 ist parallel zu der Drehachse D ausgerichtet, so dass über die ersten, hydrostatischen Gleitlagersegmente 21 im Wesentlichen in radialer Richtung R wirkende Kräfte übertragen werden.

Ferner sind an dem ersten Lagerring 1 1 mehrere hydrostatisch abgestützte, zweite Gleitlagersegmente 22 einer zweiten Gleitlagersegmentreihe sowie mehrere hydrostatisch abgestützte, dritte Gleitlagersegmente 23 einer dritten Gleitlagersegmentreihe angeordnet. Die erste Wälzkörperreihe 15 ist zwischen der ersten und dritten Gleitlagersegmentreihe und die zweite Wälzkörperreihe ist zwischen der ersten und der zweiten Gleitlagersegmentreihe angeordnet. Die zweiten und dritten Gleitlagersegmente 22, 23 sind bevorzugt identisch zu den erste Gleitlagersegmenten 21 ausgebildet, so dass die Ausführungen zu den Figuren 8 bis 10 auch für diese Gleitlagersegmente gelten. Alternativ können die Gleitlagersegmente 21 , 22, 23 der einzelnen Gleitlagersegmentreihen unterschiedlich ausgestaltet sein. Die zweiten Gleitlagersegmente 22 wirken mit einer zweiten Gleitfläche 12.4 zusammen, welche an dem zweiten Lagerring 12 vorgesehen ist. Die dritten Gleitlagersegmente 23 wirken mit einer dritten Gleitfläche 12.5 des zweiten Lagerrings 12 zusammen. Die zweite und die dritte Gleitfläche 12.4, 12.5 sind in einem Winkel gegenüber einer Radialebene angeordnet, welcher identisch zu dem Winkel ist, welchen die Laufbahnen 12,1 , 12,2 gegenüber der Radialebene ein- schließen. Dieser Winkel liegt im Bereich zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 30° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 40° und 50°, beispielsweise bei 45° liegt. Insofern weist der zweite Lagerring 12 einen im Wesentlichen V-förmigen oder trapezförmigen Querschnitt auf. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind ersten Gleitlagersegmente 21 in axialer Richtung R bewegbar gelagert so dass der Schmiermittelspalt zwischen dem Gleitlagersegment 21 und der Gleitfläche 12.3 durch eine Bewegung des Gleitlagersegments 21 entlang der Bewegungsrichtung eingestellt werden kann. Die Bewegungsrichtung ist senkrecht zu der ersten Gleitfläche 12.3 orientiert. Die zweiten Gleitlagersegmente 22 und die dritten Gleitlagerseg- mente 23 sind jeweils ebenfalls in einer senkrecht zu der jeweiligen Gleitfläche 12.4, 12.5 ausgerichteten Bewegungsrichtung bewegbar gelagert. Die Lagerung der Gleitlagersegmen- te 21 , 22, 23 ermöglich ferner ein gewisses Verkippen der Gleitlagersegmente 21 , 22, 23 um eine Kippachse, die senkrecht zu der jeweiligen Bewegungsrichtung ausgerichtet ist.

Wie in den Darstellungen in den Figuren 4 und 5 gezeigt wird, sind die ersten Gleitlagerseg- mente 21 entlang der Umfangsrichtung des ersten Lagerrings 1 1 im Wesentlichen ungleichmäßig über den gesamten ersten Lagerring 1 1 verteilt angeordnet. Der erste Lagerring 1 1 weist entlang der Umfangsrichtung einen ersten, kreisringsegmentförmigen Bereich S1 mit mehreren ersten Gleitlagersegmenten 21 auf, der in Figur 4 oben gezeigt ist. Ferner ist ein zweiter, kreisringsegmentförmiger Bereich S2 vorgesehen, in welchem keine Gleitlagerseg- mente angeordnet sind. Der erste kreisringsegmentförmige Bereich S1 mit mehreren ersten Gleitlagersegmenten 21 ist bevorzugt in einem Abschnitt des ersten Lagerrings 1 1 angeordnet, in dem eine erhöhte Krafteinwirkung, z.B. Gewichtskrafteinwirkung, besteht.

Die Darstellung in Figur 2 verdeutlicht, dass die zweiten Gleitlagersegmente 22 und die dritten Gleitlagersegmente 23 hinsichtlich einer senkrecht zu einer Drehachse der Lageranordnung angeordneten Radialebene asymmetrisch angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht bei stationärer Anordnung des ersten Lagerrings 1 1 eine weitere Anpassung an zu erwartende unsymmetrische Krafteinwirkungen. Die zweite und die dritte Gleitlagersegmentreihe weisen jeweils einen ersten kreisringsegmentförmigen Bereich auf, in welchem mehrere Gleitlagersegmente 22, 23 angeordnet sind und einen zweiten kreisringsegmentförmigen Bereich, in welchem keine Gleitlagersegmente angeordnet. In der Darstellung in Figur 2 ist der erste kreisringsegmentförmige Bereich der zweiten Gleitlagersegmentreihe oben und der erste kreisringsegmentförmige Bereich der dritten Gleitlagersegmentreihe unten angeordnet.

Die ersten Gleitlagersegmente 21 der ersten Gleitlagersegmentreihe sind entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig über den gesamten ersten Lagerring verteilt angeordnet. Die erste Gleitlagersegmentreihe erstreckt sich in Umfangsrichtung also um den gesamten ersten Lagerring 1 1 . Die ersten Gleitlagersegmente 21 sind jeweils in einem identischen Abstand zueinander angeordnet.

Die Figuren 6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung 10 gemäß der Erfindung. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Lageranordnung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zwei Wälzlager- und zwei Gleitlager- segmentreihen auf. Die erste Gleitlagersegmentreihe mit den ersten Gleitlagersegmenten 21 und die zweite Gleitlagersegmentreihe mit den ersten Gleitlagersegmenten 22 sind beide zwischen den Wälzlagerreihen 13, 14 angeordnet. Die ersten Gleitlagersegmente 21 wirken mit einer ersten Gleitfläche 12.3 des zweiten Lagerrings 12 zusammen und die zweiten Gleitlagersegmente 22 mit einer zweiten Gleitfläche 12.4. Die erste Gleitfläche 12.3 ist in einem Winkel gegenüber einer Radialebene angeordnet, welcher identisch zu dem Winkel ist, welchen die erste Laufbahn 12,1 mit er Radialebene einschließt. Die zweite Gleitfläche 12.4 ist in einem Winkel gegenüber einer Radialebene angeordnet, welcher identisch zu dem Winkel ist, welchen die zweite Laufbahn 12,2 gegenüber der Radialebene einschließt. Der Betrag dieser Winkel liegt im Bereich zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 30° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 40° und 50°, beispielsweise bei 45° liegt. Insofern weist der zweite Lagerring 12 einen im Wesentlichen V-förmigen oder trapezförmigen Querschnitt auf.

Der Darstellung in Figur 6 ist zu entnehmen, dass die ersten Gleitlagersegmente 21 der ersten Gleitlagersegmentreihe entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig über den gesamten ersten Lagerring verteilt angeordnet sind. Die erste Gleitlagersegmentreihe erstreckt sich in Umfangsrichtung also um den gesamten ersten Lagerring 1 1. Die ersten Gleitlagersegmente 21 sind jeweils in einem identischen Abstand zueinander angeordnet. Die ersten und die zweiten Gleitlagersegmente 21 , 22 sind hinsichtlich einer senkrecht zu einer Drehachse der Lageranordnung angeordneten Radialebene asymmetrisch angeordnet. Die zweite Gleitlagersegmentreihe weist einen ersten kreisringsegmentförmigen Bereich auf, in welchem mehrere Gleitlagersegmente 22 angeordnet sind und einen zweiten kreisringsegmentförmigen Bereich, in welchem keine Gleitlagersegmente angeordnet sind. In der Darstellung in Figur 6 ist der erste kreisringsegmentförmige Bereich der zweiten Gleitlagersegmentreihe oben und der zweite kreisringsegmentförmige Bereich unten angeordnet.

Die Figur 11 zeigt ein Gleitlagersegment 21 , 22, 23 gemäß einem zweiten Ausführungsbei- spiel in einer perspektivischen Darstellung. Im Gegensatz zu dem in den Figuren 8, 9 und

10 gezeigten Gleitlagersegment 21 , 22, 23 ist dieses Gleitlagersegment 21 , 22, 23 derart ausgebildet, dass zwischen dem Gleitlagersegment 21 , 22, 23 und dem zweiten Lagerring

1 1 mehrere, insbesondere vier, Druckräume gebildet sind. Die einzelnen Druckräume werden nach unten durch vier Druckflächen 27, 27', 27", 27"' und seitlich durch den Randvor- sprung 31 sowie weitere Vorsprünge 32 begrenzt. Die Druckflächen 27, 27', 27", 27"' sind kreissektorförmig ausgebildet. Die Vorsprünge 32 teilen die Oberseite des Gleitlagersegments 21 , 22, 23 in mehrere, insbesondere vier, Kreissektoren.

Die einzelnen Druckräume sind mit dem ersten Druckraum 24 an der Unterseite des Gleitla- gersegments 21 , 22, 23 über mehrere, durch das Gleitlagersegment 21 , 22, 23 verlaufende Kanäle 28, 28', 28", 28"' verbunden. Insofern ist jeder Druckraum an der Oberseite des Gleitlagerelements über genau einen Kanal 28, 28', 28", 28"' mit dem ersten Druckraum 24 verbunden. Innerhalb der Kanäle 28, 28', 28", 28"' kann jeweils eine Querschnittsverringerung, insbesondere eine Strömungsdrossel, angeordnet sein.

Die Summe der Druckflächen 27, 27', 27", 27"' ist größer als die Druckfläche 26 des ersten Druckraums 24. Dadurch wird erreicht, dass die auf die zweiten Druckflächen 27, 27', 27", 27"' wirkende Kraft größer ist als die Kraft, die auf die erste Druckfläche 26 wirkt. Das Gleitlagersegment wird daher selbsttätig von der Gleitfläche des zweiten Lagerrings weggedrückt, wodurch der Druck in den zweiten Druckräumen durch ablaufendes Schmiermittel abnimmt bis ein Kraftgleichgewicht zwischen den beiden Kräften erreicht ist. Das Gleitlagersegment kann in dem Gleichgewichtszustand eine Stellung einnehmen, in welcher ein ausreichender Schmiermittelspalt als Trennung zwischen dem Gleitlagersegment und der Gleitfläche vorhanden ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Gleitlagersegment in unerwünschte Anlage mit der Gleitfläche an dem zweiten Lagerring kommt, so dass ein verschleißfreier Betrieb ermöglicht wird.

Das Verhältnis der ersten Druckfläche 26 zu der Summe der mehreren zweiten Druckflächen 27, 27', 27", 27"' beträgt weniger als 1 und liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 und 1 , besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,7 und 1 . Das in Figur 1 1 gezeigte Gleitlagersegment 21 , 22, 23 kann bei den vorstehend beschriebenen Lageranordnungen 10 eingesetzt werden und bietet gegenüber dem in Figur 8, 9 und 10 gezeigten Gleitlagersegment 21 , 22, 23 den Vorteil, dass die Neigung des Gleitlagersegments 21 , 22, 23 zu einem Verkippen gegenüber der jeweiligen Gleitfläche 12.3, 12.4, 12.5 verringert werden kann.

Die vorstehend beschriebenen Lageranordnungen 10 jeweils einen ersten Lagerring 1 1 und einem drehbar gegenüber dem ersten Lagerring 1 1 gelagerten zweiten Lagerring 12 auf, wobei an dem ersten Lagerring 1 1 mindesten ein hydrostatisch abgestütztes erstes Gleitlagersegment 21 , 22, 23 angeordnet ist, das mit einer an dem zweiten Lagerring 12 angeord- neten ersten Gleitfläche 12.3, 12.4, 12.5 zusammenwirkt, wobei das erste Gleitlagersegment 21 , 22, 23 derart in einer Aufnahmetasche 1 1.6 des ersten Lagerrings 1 1 aufgenommen ist, dass zwischen dem ersten Lagerring 1 1 und dem ersten Gleitlagersegment 21 , 22, 23 ein erster Druckraum 24 gebildet ist und das erste Gleitlagersegment 21 , 22, 23 derart ausgebildet ist, dass zwischen dem ersten Gleitlagersegment 21 , 22, 23 und dem zweiten Lagerring 12 ein zweiter Druckraum 25 gebildet ist, wobei der erste Druckraum und der zweite Druckraum über einen durch das erste Gleitlagersegment 21 , 22, 23 verlaufenden Kanal 28 verbunden sind. In der vorstehenden Beschreibung soll die Verwendung eines bestimmten oder unbestimmten Artikels zusammen mit einem Substantiv auch den Plural des Substantivs einschließen, sofern nichts anderes erwähnt wird. Die Begriffe„erstes",„zweites",„drittes" und„viertes" in der Beschreibung und den Ansprüchen sollen das Unterscheiden ähnlicher Elemente voneinander ermöglichen und beschreiben keine bestimmte Abfolge dieser Elemente. Insbesondere dient die Nomenklatur der„ersten Gleitlagersegmente",„zweiten Gleitlagersegmente" und„dritten Gleitlagersegmente" lediglich der Zuweisung zu einer Gleitlagersegmentreihe. Die im Zusammenhang mit einer Gleitlagersegmentreihe beschrieben vorteilhaften Ausge- staltungen und Merkmale können auch bei den Gleitlagersegmenten der anderen Reihen Verwendung finden.

Bezugszeichenliste

1 Windenergieanlage

2 Rotorblatt

3 Rotor

4 Gondel

5 Turm

10 Lageranordnung

1 1 Lagerring

1 1.1 , 1 1.2, 1 1 .3 Lagerringteil

1 1.4, 1 1.5 Laufbahn

1 1.6 Aufnahmetasche

12 Lagerring

12.1 , 12.2 Laufbahn

12.3, 12.4, 12.5 Gleitfläche

13 Wälzkörperreihe

14 Wälzkörperreihe

15 Wälzkörper

16 Wälzkörper

17 Zuführung

21 Gleitlagersegment 22 Gleitlagersegment 23 Gleitlagersegment 24 Druckraum

25 Druckraum

26 Druckfläche

27 Druckfläche

27', 27", 27" Druckfläche

28 Kanal

28', 28", 28" Kanal

29 Querschnittsverengung

30 Dichtelement

31 Randvorsprung

32 Vorsprung A axiale Richtung

B Bewegungsrichtung

D Drehachse

R radiale Richtung