Nautiluslager für Windkraftanlagen

Mit technischen Neuerungen lässt sich die Energiewende voran bringen.

SKF liefert das bisher größte in Serie produzierte Wälzlager für Rotor-Abstützung von Windkraftanlagen der Multimegawatt-Klasse. Das sogenannte Nautiluslager auf Basis eines zweireihigen Kegelrollellagers hat einen Außendurchmesser von 2330 mm und kann zusätzlich zu den üblichen Radial- und Axiallasten auch noch Kippmomente aufnehmen.

Dadurch ist es möglich, den Rotor mit nur einem einzigen Lager abzustützen. Je nach Bedarf können der Außenring oder wahlweise auch die Innenringe mit axialen Bohrungen versehen werden. Das erlaubt das direkte Anschrauben des Lagers an die Rotornabe und / oder die Getriebeeingangswelle bzw. den Generator. Die bisher übliche Rotorwelle wird damit überflüssig.

Beide Lagerreihen haben einen Druckwinkel von 45°. Dies verleiht dem Lager eine große Stützweite und damit hohe Steifigkeit. Ein weiterer Vorteil, der sich aus dem großen Druckwinkel ergibt, ist der kleine Kegelwinkel der Rollen, der daraus entsteht.

Je kleiner der Kegelwinkel, desto geringer wird die Reibung zwischen den Rollen und dem Führungsbord. Zusätzlich ist der Führungsbord tribologisch günstig gestaltet, damit sich im Rolle-Bord-Kontakt ein idealer Schmierfilm einstellen kann.

Das Lager ist mit einem flexiblen Käfig ausgestattet. Darin liegt der eigentliche Vorteil, der dem Lager ein im Vergleich zu allen bisher realisierten Alternativen ein deutlich niedrigeres Reibmoment verleiht.

Die hohe Steifigkeit wirkt sich nicht nur positiv auf die Gebrauchsdauer des Lagers aus. Sie entlastet gleichzeitig die anderen Systeme der Windkraftanlage, wie z. B. das Getriebe und den Generator, von schädlichen Einflüssen zu großer Schwingungen.

Das geringe Reibmoment fördert die Langlebigkeit und wirkt sich besonders durch die niedrige Anlaufreibung positiv auf den Ertrag der Windkraftanlage aus.

Trotz dieses Leistungsumfangs ist das Lager mit seinen 2,1 Tonnen noch ein absolutes Leichtgewicht in seiner Klasse. Ermöglicht wurde dies durch den Einsatz von High advanced dynamischen Berechnungswerkzeugen bei der Auslegung dieser Lagerung.

Mittlerweile hat SKF mehr als 10.000 Stück des Nautiluslagers an Kundinnen und Kunden geliefert. Bedingt auch durch das Wachstum der Anlagengrössen, werden Lager von bis zu 4 Meter Durchmesser und einem Gewicht von ca. 8 Tonnen eingesetzt.