Bei Windrädern im Großformat werden dem Antriebsstrang mit Hauptlagerungen und Getrieben hohe Anforderungen abverlangt. Die jüngste Variante des Rotorlagers Nautilus ist beidseitig mit einer komplett integrierter Abdichtung ausgestattet.
In den letzten Jahren ist die Zahl der weltweit installierten Windkraftanlagen gestiegen. Unterstützt durch den steigenden Anteil an Offshore-Windkraftanlagen gibt es einen klaren Trend zu leistungsfähigeren Turbinen. Während auf dem Land derzeit überwiegend Anlagen mit bis zu 3,3 MW Nennleistung zum Einsatz kommen, sind es bei Offshore-Windparks Turbinen mit bis zu 5 MW Nennleistung. Erste Konzepte sehen Anlagen bis 10 MW mit einem Rotordurchmesser von rund 160 m vor.
Dabei werden hohe Anforderungen an die Einzelkomponenten des Systems Windturbine gestellt; das gilt vor allem für den Antriebsstrang mit Hauptlagerungen und Getrieben. Immer leistungsstärkere Anlagen erfordern größere, gleichzeitig aber auch kompaktere Rotorlagerungskonzepte.
Der Markt fordert eine hohe Zuverlässigkeit, um eine maximale Anlagenverfügbarkeit zu erzielen. Mit seinen Plattformen Lagerungen, Dichtungen, Schmiersysteme, Mechatronik und Services einschließlich Condition Monitoring bietet SKF die Voraussetzungen, um die wachsenden Anforderungen zu erfüllen. Das gilt für alle Leistungsklassen und Bauformen. Bei Rotorlagerungen offeriert das Schweinfurter Unternehmen Lösungen von der 1-Punkt- bis zur 3-Punkt-Lagerung. Das Produktprogramm umfasst neben Wälzlagern auch integrierte Angebote inklusive Dichtung und Schmierung.
Offeriert werden große Kegel- und Zylinderrollenlager mit passenden Dichtungskonzepten. Diese werden etwa für steife 2-Punkt-Lagerungen mit einteiligem Gehäuse, aber auch bei winkelbeweglichen Lagern für flexible Lagerungen genutzt. Individuell abgedichtete Nautilus-Momentenlager der Franken werden für Turbinen von 1 bis 10 MW mit angeflanschtem Hauptgetriebe sowie für getriebelose Turbinen entwickelt und geliefert. Dabei haben die Kolosse einen Außendurchmesser von bis zu 4 m. Die jüngste Variante des Rotorlagers Nautilus verfügt über eine beidseitig integrierte Abdichtung.
Somit kann die Lagerungsumgebung vereinfacht werden, denn zusätzliche separate Dichtungsbauteile im Großringformat werden eingespart. Die Dichtungen sind im Lageraußenring beidseitig integriert und befestigt. Flexible reibungsarme Dichtlippen nutzen die gehärteten Innenringschultern des gepaarten Kegelrollenlagers als Gegenlauffläche. Der Rundlauf des Innenrings sorgt für eine geringe Belastung. Das erhöht die Gebrauchsdauer der Dichtlippe.
Für die Dichtungen verwendet SKF Elastomerwerkstoffe (HNBR) sowie Polyurethan-Kunststoffe (SKF Ecopur). Bei Bedarf kann die Dichtung nach entsprechender Laufzeit „on top“ getauscht werden; für den Ersatz stehen geteilte Designs zur Verfügung. Für extreme Bedingungen, wie beispielsweise in einem Rotorlager
ohne Gondelverkleidung, gibt es zusätzliche Vorschaltdichtungen
oder integrierte Dichtungsdesigns mit Staublippe.
Die Momenten-Lager sind aufgrund geringer Vorspannung kippsteif, zudem sind sie durch den Peek-Segmentkäfig, schlanke Rollensätze, optimierte Oberflächentopographie sowie geringe Dichtungsreibung laut Firmenangaben verhältnismäßig reibungsarm. Dies bildet die Basis für den Einsatz effizienter Fettschmiersysteme von SKF mit Progressivverteilern oder einem Einsatz nach dem Einleiterprinzip. Im Vergleich zu bislang ölgeschmierten Rotorlagern eröffnen sich somit Einsparpotenziale in der Turbinenkonstruktion. Bei der Komplexität des Dichtungssystems sowie beim Schmiersystem kann somit optimiert werden.
Alexander Völkert Fachjournalist in Berlin
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