WO2013045610A1 - Device and method for detecting a distance value - Google Patents

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WO2013045610A1
WO2013045610A1 PCT/EP2012/069183 EP2012069183W WO2013045610A1 WO 2013045610 A1 WO2013045610 A1 WO 2013045610A1 EP 2012069183 W EP2012069183 W EP 2012069183W WO 2013045610 A1 WO2013045610 A1 WO 2013045610A1
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point
deformation
carrier
component
sensitive sensor
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PCT/EP2012/069183
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German (de)
French (fr)
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Jörg Lange
Hans-Jürgen Liesegang
Jochen Lorenscheit
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Aktiebolaget Skf
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • Apparatus and method for detecting a distance value relate to an apparatus and a method for detecting a distance value, for example on a rotor blade of a wind or tidal power plant or on a tower of a wind power plant.
  • hollow bodies are used as components for various reasons.
  • these have a lower mass and thus a lower weight in comparison to a configuration of solid material.
  • components such as cables, sensors, actuators or other components, in their interior, thus accommodating space-saving and protected from environmental influences.
  • Hollow bodies are used in almost all areas of mechanical and plant engineering. They are used both for smaller and larger machines and plants, up to buildings.
  • An example is thus wind turbines, which typically have a nacelle arranged on a tower, which in turn comprises a rotor, wherein the rotor accommodates at least one, often a plurality of rotor blades.
  • Modern wind turbines often use three rotor blades.
  • Both the tower and the rotor blades represent plant parts with a length along a direction of extension of the relevant plant parts of several tens of meters. These are subjected during operation to a multiplicity of forces, to which For example, the gravity and centrifugal forces, but also environmental forces include, such as acting on them air currents, gusts and storms.
  • a monitoring of a wind turbine with regard to the forces occurring is advisable for various reasons.
  • forces acting on the wind power plant or its components forces for the plant itself for example in the form of overloads by gusts and other storms, also be detected, such as an orientation of the wind turbine to the prevailing winds, to achieve the highest possible degree of efficiency.
  • these sensors are often only suitable to set, for example, a pitch angle of the rotor blades (English: Pitch Angle).
  • a control of the angle of attack is not only possible to control the output of the wind turbine concerned, but also allows a forced shutdown of the wind turbine, if the forces acting on the wind turbine forces by gusts or storms exceed certain thresholds, so that damage to the wind turbine is to be expected.
  • the rotor blades can be rotated, for example by a certain angle, typically 90 °, so that they offer the wind a smaller attack surface.
  • Rotor blades thus have, for example, a complex geometry whose design is to be optimized in such a way that, on the one hand, air resistance is as low as possible, but on the other hand, a conversion of the kinetic energy of the air flow into rotational movement can take place as efficiently as possible. At the same time an attempt is made to perform the rotor blades as easily as possible and still torsionally.
  • the use of laser distance measuring methods is discussed here.
  • the rotor blade in question is often measured from outside the wind turbine.
  • the measurement accuracy of laser pitch measurement methods is often inadequate, especially for smaller, twisted changes in a distance value.
  • the use of a laser distance measuring method would require two different measuring systems.
  • An apparatus for detecting a distance value of a first point from a second point, wherein the first point and the second point are arranged on a component and are spaced from one another by the distance value perpendicular to an extension direction of the component comprises a carrier, which is mechanically fixedly connected to the first point, a transmission member which is mechanically fixedly connected to the second point and mechanically coupled to the carrier such that the transmission member upon movement of the second point relative to the first point perpendicular to the direction of extension on a force the carrier and a strain sensitive sensor mechanically connected to the carrier, wherein the carrier is adapted to respond to the force exerted by the transmission member with a deformation, and wherein the deformation-sensitive sensor is adapted to the deformation of the carrier capture.
  • a method for detecting a distance value of a first point from a second point, wherein the first point and the second point are arranged on a component and spaced apart by the distance value perpendicular to an extension direction of the component comprises providing a carrier, which is mechanically fixedly connected to the first point, exerts a force on the carrier upon movement of the second point with respect to the first point perpendicular to the extension direction, so that the carrier reacts to the applied force with a deformation, and detecting the deformation of the carrier.
  • An embodiment of a device and a method for detecting a distance value of a first point from a second point is based on the finding that the fact that the carrier is mechanically fixedly connected to the first point and the transmission component is mechanically fixed to the second point, however, these two are connected to each other, a movement of the second point relative to the first point on the transmission member is transmitted to the carrier, whereupon this reacts with a deformation.
  • This deformation can be detected with the aid of the deformation-sensitive sensor. Due to the mechanical coupling of the transmission member with the carrier, the carrier may not only react with deformation along one direction to the movement of the transmission member, but also deformation along a second direction linearly independent of the first direction when the second point accordingly moved along the second direction relative to the first point.
  • a component in connection with a device according to an exemplary embodiment, it can be a hollow body, for example a rotor blade or a tower of a wind power plant.
  • the component or the hollow component may be a rotor blade of a tidal power plant.
  • it can also be a solid material component.
  • the first point and the second point may be spaced apart along the spanwise direction. In this case, the carrier may extend substantially along the extension direction of the component.
  • the carrier and the transmission member may be formed such that upon movement of the second point substantially perpendicular to the extending direction, deformation of the carrier exceeds deformation of the transmission member by more than a predetermined factor, the predetermined factor being at least 1, for example , at least 2, at least 5, at least 10, at least 50, at least 100 or at least 1000 may be.
  • the predetermined factor being at least 1, for example , at least 2, at least 5, at least 10, at least 50, at least 100 or at least 1000 may be.
  • the spring constant of the transmission component may in this case be, for example, from a distance of the first point to the point of mechanical coupling of the transmission component and the carrier in the case of the carrier and in the case of Depend on a transmission component from a distance of the aforementioned coupling point to the second point.
  • the carrier and / or the transmission component may comprise, for example, a steel such as a stainless steel, titanium, a carbon fiber or a glass fiber reinforced plastic or another material.
  • a device may further comprise an evaluation circuit coupled to the strain sensitive sensor and configured such that a sensor signal provided by the strain sensitive sensor that includes information regarding the deformation of the carrier is received therefrom and an evaluation signal Basis of the detected sensor signal can be provided, which includes information relating to the distance value.
  • the evaluation circuit can comprise, for example, a memory in which characteristic fields and / or parameters or coefficients are stored, which can be used for correction or signal adaptation in the context of mathematical methods and equations.
  • the transmission component can essentially enclose a right angle with the carrier in a deformation-free state.
  • the transmission member can be aligned, for example, along an expected deformation direction, so that deformation of the transmission member can be further reduced as compared with the deformation of the beam.
  • the transmission member may comprise a hinge with a housing and a pivotable about at least two axes component. This may make it possible to reduce deformations and / or distortions in the event of a movement of the second point to the first point in the transmission member.
  • the pivotable component may optionally be pivotable about three linearly independent axes.
  • the joint may be a ball joint and the pivotable component comprise an at least partially spherical member.
  • the housing may comprise a self-lubricating sliding shell.
  • the housing and / or the sliding shell made of a plastic, for example polytetrafluoroethylene (PTFE) be made or comprise the plastic.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the sliding shell can for example have an at least partially spherical sliding surface.
  • the housing may be mechanically coupled to the second point and the pivotable component may be connected to the carrier.
  • the housing may be designed in several parts, for example in two parts.
  • the transmission member may comprise a mounting member which is mechanically connected to the housing of the transmission member.
  • the transmission member and the mounting member may be connectable such that an overall height of the mounting member and housing is adaptable.
  • an overall height of the mounting member and housing is adaptable.
  • the housing and the mounting member may be mechanically connected to each other, for example, via a thread, which is adjustable by a counterpoint during assembly with respect to the overall height.
  • the transmission component may comprise a connecting component, which is mechanically connected to the carrier in such a way that only linear movements along the carrier can be compensated. This may make it possible to reduce, possibly even avoid, deformations that occur when, for example, the carrier or the component changes along the direction of extent due to thermal or other effects in their extent. As a result, a measurement accuracy of the deformation-sensitive sensor can be increased if necessary.
  • a sealing element or a scraper which is designed in such a way as to prevent the penetration of contaminants into the carrier or into the connecting component, can be arranged between the carrier and the connecting component.
  • the carrier can be configured, for example, as a hollow profile.
  • the hollow profile of the carrier can in this case change along the extension direction, for example.
  • the hollow profile can be made, for example, in the region of the deformation-sensitive sensor square or polygonal, in order to attach the deformation-sensitive sensor to the carrier. lighter, while the hollow profile in the region of the connecting member is designed round or rotationally symmetrical, to allow rotation of the connecting member to the carrier.
  • a material thickness of the carrier along the direction of extension can also be varied in order to increase deformation of the carrier, for example in the region of the deformation-sensitive sensor. For example, the
  • Hollow section of the carrier in the region of the deformation-sensitive sensor have a lower material thickness than in another area.
  • the hollow profile in the region of the deformation-sensitive sensor, can have a material thickness which is lower by one material thickness factor than in the other region, wherein the material thickness factor can be, for example, at least 1.5, at least two, at least 2.5, or at least three.
  • the strain-sensitive sensor may comprise two sensor elements connected or coupled to the carrier along a deformation direction.
  • a measurement accuracy can be improved by the use of a plurality of appropriately interconnected and / or evaluated sensor elements.
  • a device may further comprise a further deformation-sensitive sensor, which is mechanically connected to the carrier, wherein the further deformation-sensitive sensor is designed and arranged such that it detects a deformation along a further deformation direction that is dependent on a deformation direction, which makes the deformation-sensitive sensor detectable, is different.
  • the further deformation-sensitive sensor is designed and arranged such that it detects a deformation along a further deformation direction that is dependent on a deformation direction, which makes the deformation-sensitive sensor detectable, is different.
  • such a device in such a device according to an embodiment of the further deformation-sensitive sensor relative to the deformation-sensitive sensor with respect to the extension direction of the component by an angle, for example 30 °, for example 60 ° or 90 °, for example, offset from the carrier.
  • an angle for example 30 °, for example 60 ° or 90 °, for example, offset from the carrier.
  • the carrier in the region of the deformation-sensitive sensor as angular or designed polygonal hollow profile, this can be done to make the device easier and possibly easier calibration of the device.
  • An embodiment of a rotor blade of a wind turbine comprises a receptacle for mounting on a rotor of the wind turbine and a device according to an embodiment as described above.
  • the rotor blade is in this case the component, wherein the first and the second point are located on an inner surface or an outer surface of the rotor blade.
  • the first point is arranged closer than the second point on the receptacle for mounting on the rotor.
  • an embodiment includes a tower of a wind turbine, in which the tower is the component and the first and the second point lie on an inner surface or an outer surface of the tower, or a rotor wing of a tidal power plant, which may be similar to that of the wind turbine.
  • the component may be a rotor blade of a wind turbine.
  • the first and second points may be disposed on an inner surface or an outer surface of the rotor blade.
  • the distance value can in this case make it possible to infer a bending or deformation of the rotor blade.
  • a difference of the detected distance value from a nominal value can characterize the deformation of the rotor blade or of another component.
  • the component may also be a tower of a wind turbine, wherein the first and second points are disposed on an inner surface or an outer surface of the tower.
  • An exemplary embodiment therefore also includes a rotor blade of a wind turbine, which comprises a receptacle for mounting on a rotor of the wind turbine and a device according to an embodiment, wherein the rotor blade is the component, wherein the first and the second point on an inner surface or an outer surface of the rotor blade, and wherein the first point is located closer than the second point to the receptacle for mounting on the rotor.
  • a hollow component in the sense of the present description such a component of a wind turbine or other system be hollow and at the same time substantially elongated along the direction of extension and extending in a straight line.
  • the hollow components or hollow bodies, in particular the rotor blades and the tower and corresponding sections of these components be hollow and at the same time substantially elongated along the direction of extension and extending in a straight line.
  • a frictional connection is achieved by friction, a cohesive connection by molecular or atomic interactions and forces and a positive connection by geometric connection of the respective connection partners.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a rotor blade for illustrating possible blade deformations
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional representation through a device according to an exemplary embodiment.
  • summary reference numbers for objects, structures, and other components will be used when describing the component in question itself or more corresponding components within one embodiment or within several embodiments. Passages of the description which refer to one component are therefore also transferable to other components in other embodiments, unless this is explicitly excluded or if this results from the context. If individual components are designated, individual reference symbols are used, which are based on the corresponding summarizing reference symbols. In the following description of embodiments, therefore, the same reference numerals designate the same or similar components. Components which occur multiple times in one exemplary embodiment or in different exemplary embodiments may in this case be embodied identically and / or differently with respect to some of their technical parameters or implemented. It is thus possible, for example, that several components within an embodiment may be identical with respect to one parameter, but different with respect to another parameter.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a section of a rotor blade 100 of a wind turbine.
  • the rotor blade 100 has a receptacle 120 for mounting the rotor blade 100 on the rotor of the wind turbine on a proximal end 110 facing a rotor of the wind power plant.
  • the receptacle 120 has a mounting surface 140 aligned substantially perpendicular to an extension direction 130 of the rotor blade 100 and having a plurality of bores 150 for screwing to the rotor.
  • bolts or studs can be used, which can be laminated or glued. As a result, damage to a laminar structure of the rotor blade 100 may possibly be avoided.
  • the rotor blade 100 which is also referred to simply as a "blade", is an example of a component 160 that may be used in embodiments thereof
  • Other components 160 include, for example, a tower of a wind turbine, a rotor blade of a tidal power plant, a fuselage of an aircraft 1 shows a schematic diagram of a profile of the rotor blade 100 over a plurality of dash-dotted contour lines, thus the rotor blade 100 has an edge region 170 and a surface region 180.
  • the rotor blade 100 is here after assembly
  • the rotor (not shown in FIG. 1) can be rotated or swiveled with regard to the angle of attack substantially around the direction of extent 130 of the rotor blade 100 or of the component 160.
  • the edge region 170 and the surface region 180 can be adapted to the prevailing wind conditions over a wide range and according to the rule de flow to be aligned.
  • a sheet deformation 190 As already described, not inconsiderable forces act on the rotor blade 100 in this case. These can lead to a sheet deformation 190, as shown in Fig. 1 by two curved arrows.
  • a sheet deformation 190-1 which is substantially perpendicular to the surface area 180, referred to as a flapwise
  • a sheet deformation 190-2 which is substantially perpendicular to the edge portion 170, referred to as edge-like (edgewise)
  • edge-like (edgewise) As will be explained in more detail below in connection with FIG. 2, online determination of the rotor blade loads on a wind turbine may be advisable on the one hand for determining the rotor blade loads occurring on the rotor blade 100, but also for aligning the wind turbine with the prevailing wind currents.
  • FIG. 2 shows a schematically simplified cross-sectional view through a device 200 according to an exemplary embodiment for detecting a distance value of a first point 210 from a second point 220.
  • the first point 210 and the second point 220 are arranged on an inner surface of a component 160 in which it is rotor blade 100.
  • the first point 210 and the second point 220 are in this case perpendicular to the extension direction 130 spaced apart by the distance value.
  • the device 200 may also be arranged on an outer surface of the component 160, so that there also the first and / or the second point 210, 220 lie or are arranged.
  • the apparatus 200 further includes a carrier 230 mechanically fixed to the first point 210.
  • the device 200 has a fastening component 240, which is adhesively connected to the component 160 or the rotor blade 100 via an adhesive bond 250.
  • the carrier 230 is in this case connected via a screw 260 with the fastening component 240.
  • the fastening component 240 corresponding threaded holes and optionally aligned openings through which the screws of the screw 260 can be tightened.
  • the carrier 230 has corresponding openings, via which it can be screwed to the fastening component 240.
  • the carrier 230 is firmly clamped to the mounting member 240 and thus to the component 160 and the rotor blade 100.
  • the fastening component 240 can be connected to the rotor blade 100 or the component 160 using a different fastening technique.
  • the fastening component 240 can also be screwed to the component 160.
  • the fastening component 240 can be completely removed and the carrier 230 can be connected directly to the component 160 or the rotor blade 100. The use of a fastening component 240 and the bond 250, however, makes it possible to mount the carrier 230 in the rotor blade 100 in a comparatively easy manner.
  • a rotor blade is often made of a laminated material comprising glass fiber or carbon fiber reinforced plastics.
  • the introduction of threaded holes can be problematic, which is why a bond 250 of the Befest Trentsbau- part 240 with the rotor blade 100 is an interesting option for maintenance purposes.
  • the support 230 in this area may be square or rectangular.
  • the carrier 230 extends in this embodiment substantially along the extension direction 130 of the component 160.
  • the apparatus 200 further includes a transmission member 270 mechanically fixed to the second point 220.
  • the transmission member 270 is further mechanically coupled to the carrier 230 such that the transmission member 270 exerts a force on the carrier 230 upon movement of the second point 220 opposite the first point 210 perpendicular to the extension direction 130.
  • the transmission component 270 has a joint 280 with a housing 290 and a component 300 which can be pivoted about at least two axes.
  • the joint 280 is in this case more precisely designed as a ball joint, the pivotable component 300 at least in sections is designed spherical. To facilitate the assembly of the joint 280 this is often in several parts, so for example designed in two parts, to allow for easier assembly of the pivotable member 300.
  • the housing 290 in this case comprises a self-lubricating sliding shell 310, which is designed so that an inclination of the pivotable member 300 is reduced for static friction. As a result, an inclination for stick-slip can be reduced if necessary during a pivoting of the pivotable component 300.
  • the sliding shell 310 may in this case be made, for example, from a plastic, for example polyethylene tetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polyethylene tetrafluoroethylene
  • polytetrafluoroethylene has identical coefficients of adhesion and sliding friction, so that the onset of a jerk slip can be significantly reduced.
  • the pivotable member 300 may be made of a metallic material such as an alloy or a steel. In principle, however, the pivotable component 300 can also be made of a plastic.
  • the sliding shell 310 Due to the at least sectionally spherical configured pivotable component 300, the sliding shell 310 likewise has a corresponding, at least sectionally, spherical sliding surface.
  • the sliding shell 310 may moreover, similar to the housing 290, for better installation and maintainability in several parts, so for example in two parts, be executed.
  • the hinge 280 also has two circumferential sealing elements 320-1 and 320-2 which protect the Gleitfiambae the sliding cup 310 and the corresponding counter surface of the pivotable member 300 from contamination. In this way, if appropriate, the service life of the device 200 or the service life of the device 200 can be extended.
  • the sealing elements 320 may even allow the use of a device 200 in a dirtier environment.
  • the pivotable component 300 is mechanically connected to the carrier 230 via a connecting component 330, while the housing 290 is mechanically coupled (indirectly) to the second point 220.
  • the transmission component 270 has a mounting component 340 which is mechanically connected to the housing 290 of the transmission component 270 is.
  • the connection of these two components is in this case designed via a thread 350, so that the mounting member 340 and the housing 290 of the joint 280 are connectable so that an overall height of the mounting member 340 and housing 290 are adjustable.
  • the transmission component 270 can be adapted to different distances perpendicular to the extension direction 130 in an unstressed state of the component 160.
  • the total height of mounting member 340 and housing 290 can be fixed via a counter.
  • other embodiments of the adjustability of the overall height of mounting member 340 and housing 290 may be implemented in other embodiments. These include, for example, frictional connections, for example deadlocks. Likewise, a cohesive connection can be created, so for example, a bond or a weld. These connection techniques can also be used in addition or as an alternative to countering the thread 350.
  • the assembly component 340 can in this case be connected to the component 160 or the rotor blade 100 in a different manner.
  • the mounting component 340 may be connected, for example via an adhesive bond 360, to the rotor blade 100 in the region of the second point 220.
  • the mounting component 340 may also be mechanically connected directly to the component 160 via a screw connection 370.
  • a screw 370 as indicated in Fig. 2, but may be less interesting, especially in rotor blades 100 due to the problem described above.
  • the connecting component 330 which mechanically connects the pivotable component 300 to the carrier 230, is configured in such a way that the connecting component 330 only compensates for linear movements along the carrier.
  • the connection component 330 is connected to the carrier 230 such that only linear movements along the carrier 230 can be compensated.
  • the connecting part 330 is therefore guided linearly displaceable in the carrier 230.
  • a sealing element 380 or a wiper is implemented and provided between the support 230 and the connection part 330, which is provided in the event of a linear movement between connects Training part 330 and support 230 adhering to the connecting part 330 contaminants, so for example, solid or liquid particles, abstreift.
  • a corresponding scraper or a corresponding sealing element 380 can thus be designed, for example, as a membrane.
  • the carrier 230 is designed as a hollow profile.
  • the connecting part 330 is often rotationally symmetrical, that is to say round, for example.
  • the support 230 can also be configured to be round or rotationally symmetrical, at least in this area.
  • the support 230 can, as already mentioned above, be designed, for example, in the region of the fastening component 240 in an angular or polygonal manner.
  • the apparatus 200 further includes a strain sensitive sensor 390 mechanically coupled to the carrier 230 and configured to detect deformation of the carrier 230.
  • the carrier 230 is in this case designed such that it reacts to a force exerted by the transmission member with a corresponding deformation.
  • the hollow profile of the carrier 230 for example in the region of the deformation-sensitive sensor 390, may have a lower material thickness than is the case at another point or in another region of the carrier 230.
  • the material thickness of the hollow profile of the carrier 230 in the region of the deformation-sensitive sensor 390 may differ from the material thickness at the corresponding other point or region by a material thickness factor which is at least 1.5, at least 2, at least 2.5 or at least 3 and indicates How much the corresponding material in the region of the deformation-sensitive sensor 390 of the carrier 230 is thinner.
  • the carrier 230 can be designed, for example, such that, responsive to a force along a direction 400, the carrier 230 reacts with a deformation that is greater by a predetermined factor than a corresponding deformation of the transmission component 270.
  • This predetermined factor should be at least 1, but may be significantly greater, in particular due to the free design of the components in question.
  • the predetermined factor may also have values greater than 10, greater than 100, or greater than 1000. Due to the geometric configuration of the carrier 230 and the fact that the deformation-sensitive sensor 390 is applied to this, the carrier 230 is also referred to as a sensor-carrier Pro fil. Since the transfer member transmits the movement along the directions 400 of the rotor blade 100, it is also referred to as a "sheet movement transformer".
  • the directions 400-1 and 400-2 drawn in FIG. 2 correspond to the directions of movement of the second point 220 to the first point perpendicular to the extension direction 130 of the component 160 or the rotor blade 100 and the corresponding force directions associated with this movement.
  • the directions 400-1 and 400-2 shown in FIG. 2 coincide with the sheet deformation directions 190-1 and 190-2.
  • the direction 400-1 thus again describes the sheet-by-sheet deformation, while the direction 400-2 designates the edge-wise direction.
  • the backlash-free joint formed by the joint 280 is deflected. Connection exerted a force on the carrier 230 so that it deforms in the manner described. This deformation can be detected via the deformation-sensitive sensor or sensors 390.
  • strain gauges piezoelectric sensors or optical sensors, such as fiber Bragg gratings can be used.
  • the mechanical stress of the same to an extension and / or a taper of resistive strips, which lead to an increase in the corresponding electrical resistance, which can then be detected by a corresponding evaluation circuit.
  • the formation of a voltage which can likewise be detected by a corresponding evaluation circuit occurs.
  • the deformation of the carrier and thus the deformation of the deformation-sensitive sensor 390 changes a lattice constant of the corresponding lattice, which can be detected by a (selective) frequency shift of a radiation which is refracted or reflected at the lattice.
  • This measurement method is based on that at predetermined angular ratios, a broadband radiation spectrum is radiated into the grating. Likewise, if appropriate, a monochromatic irradiation can be used.
  • the deformation-sensitive sensor may comprise two sensor elements located opposite one another along a deformation direction, that is, for example, the direction 400-1.
  • the embodiment of a device 200 shown in FIG. 2 comprises two sensor elements 410-1 and 410-2, which together form the deformation-sensitive sensor 390.
  • the two sensor elements 410 can be combined with one another on the basis of their interconnection or on the basis of an evaluation or processing of their individual sensor signals in the evaluation circuit not shown in FIG. 2 in such a way that overall a larger signal amplitude is available so that, if necessary a more accurate detection of the deformation is possible.
  • an apparatus 200 may further include an evaluation circuit, not shown in FIG. 2, coupled to the strain sensitive sensor 390 and configured to receive a sensor signal provided thereby and to provide an evaluation signal based on the sensed sensor signal.
  • the sensor signal of the deformation-sensitive sensor 390 in this case comprises information relating to the deformation of the carrier, while the evaluation signal provided by the evaluation circuit comprises information relating to the distance value.
  • Such an evaluation circuit may comprise, for example, an analog and / or a digital component.
  • the signal processing for example, analog, as well as digitally done.
  • the strain-sensitive sensor 390 has a highly non-linear characteristic, it may be advisable to convert it into a corresponding linearized output signal, which may then be the evaluation signal, for example.
  • Such an implementation can for example be based on a mathematical relationship or on the basis of a characteristic curve or a characteristic field.
  • the evaluation circuit can have such a memory, which includes the necessary parameters, coefficients, characteristics or characteristic fields.
  • a deformation of the rotor blade 100 or of the component 160 along the direction 400-1 may be detected with the aid of a device 200, but optionally also along a further direction of deformation or direction, which is aligned with the direction 400-4. 1 includes a finite angle, that is different from this.
  • the exemplary embodiment of a device 200 illustrated in FIG. 2 has a further deformation-sensitive sensor 420, which is likewise mechanically connected to the carrier 230.
  • the further deformation-sensitive sensor 420 is in this case designed and arranged such that it can detect a deformation along a further deformation direction, namely the direction 400-2. This is different from the direction of deformation corresponding to the direction 400-1 and to which the strain sensitive sensor 390 responds.
  • the further deformation-sensitive sensor 420 is arranged offset relative to the extension direction 130 of the component 160 by an angle on the carrier 230.
  • the further deformation-sensitive sensor 420 also has two sensor elements 430 mounted on opposite sides of the carrier 230, of which only one can be seen in FIG.
  • the further deformation-sensitive sensor 420 can in this case work on the basis of the same technology as the deformation-sensitive sensor 390.
  • FIG. 2 thus shows a device 200 which can be used as a bending stress sensor unit for blade-load detection.
  • the blade springing is transmitted in this via the play ball joint 280 to a bending profile, namely the carrier 230 also referred to as a sensor carrier profile.
  • a bending profile namely the carrier 230 also referred to as a sensor carrier profile.
  • the bending stress can then be measured, for example, in two planes, for example parallel to the surface of the rotor blade 100 and parallel to the edge of the rotor blade 100.
  • the bending stress generated by the deformation-sensitive sensor (s) 390, 420 can be used directly as a control variable for tracking the wind turbine.
  • the use of a metallic carrier 230 allows the use of strain gauge sensors, which are often difficult to realize on glass fiber reinforced plastics.
  • the device 200 as shown in FIG. 2, due to the implementation of the two deformation-sensitive sensors 390, 420, enables a parallel and / or simultaneous detection of the edged and flapwise blade deformations.
  • One exemplary embodiment thus also includes a rotor blade 100 of a wind power plant with a receptacle for mounting on a rotor of the wind power plant, which device comprises a device 200 according to one exemplary embodiment.
  • the rotor blade 100 in this case represents the component 160, wherein the first and the second point 210, 220 lie on an inner surface or an outer surface of the rotor blade 100.
  • the first point 210 is in this case arranged closer than the second point 220 on the receptacle for mounting on the rotor blade.
  • a device 100 can also be used for tower monitoring of a wind power plant.
  • an embodiment also includes a tower of a wind turbine with a device according to an embodiment, wherein the tower represents the component 160.
  • corresponding devices according to an exemplary embodiment can also be used for completely different components 160, even if previously substantially embodiments have been described in connection with wind power plants.
  • exemplary embodiments can also be used in the context of tidal power plants (eg rotor blades), pipes, aircraft, ship caves and other systems. be used.
  • An embodiment of a method for detecting a distance value of a first point 210 from a second point 220 thus comprises providing a carrier 230 mechanically connected to the first point 210.
  • the first point 210 and the second point 220 are in turn arranged on an inner surface or an outer surface of a component 160 and perpendicular to an extension direction 130 of the component 160 spaced apart by the distance value.
  • Such a method further includes applying a force to the carrier 230 upon movement of the second point 220 relative to the first point 210 perpendicular to the extension direction 130 such that the carrier responds to the applied force with deformation.
  • the method further comprises detecting the deformation of the carrier 230, which can be done, for example, via a corresponding deformation-sensitive sensor 390 or 420.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blue-Ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or a hard disk other magnetic or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable hardware component or cooperate such that the respective method is performed.
  • the digital storage medium may therefore be machine or computer readable.
  • some embodiments include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system or programmable hardware component such that one of the methods described herein is performed.
  • One embodiment is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer readable medium) on which the program is recorded for performing any of the methods described herein.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a program, firmware, computer program, or computer program product having program code or data, the program code or data operative to perform one of the methods when the program resides on a processor or a computer programmable hardware component expires.
  • the program code or the data can also be stored, for example, on a machine-readable carrier or data carrier.
  • the program code or the data may be present, inter alia, as source code, machine code or bytecode as well as other intermediate code.
  • a further embodiment is further a data stream, a signal sequence or a sequence of signals which represents the program for carrying out one of the methods described herein.
  • the data stream, the signal sequence or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet or another network.
  • Exemplary embodiments are also data representing signaling sequences suitable for transmission over a network or data communication link, the data representing the program.
  • a program may implement one of the methods during its execution by, for example, reading out or writing into it one or more data, thereby optionally switching operations or other operations in transistor structures, amplifier structures, or other electrical, optical, magnetic or operating according to another operating principle components are caused. Accordingly, by reading a memory location, data, values, sensor values or other information can be detected, determined or measured by a program. A program can therefore acquire, determine or measure quantities, values, measured variables and other information by reading from one or more storage locations, as well as effect, initiate or execute an action by writing to one or more storage locations and control other devices, machines and components ,
  • an embodiment also includes a program having a program code for performing a method according to an embodiment, when the program runs on a programmable hardware component.

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Abstract

The invention relates to a device (200) for detecting a distance value between a first point (210) and a second point (220) on a component (160). Said device comprises, according to one embodiment, a support (230) which is mechanically fixed to the first point (210), a transmission component (270) which is mechanically fixed to the second point (220) and is mechanically coupled to the support (230) such that the transmission component (270) exerts a force onto the support (230) when the second point (220) moves in relation to the first point (210), perpendicular to the direction of extension (130) of the component (160), and a deformation sensitive sensor (390) is mechanically coupled to the support (230), said support (230) being designed to react, by deformation, to the force exerted by the transmission component (270). Said device (200) according to one embodiment can also, optionally, efficiently detect one or more distance values.

Description

B e s c h r e i b u n g  Description
Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswerts, beispielsweise an einem Rotorblatt einer Wind- oder einer Gezeitenkraftanlage oder an einem Turm einer Windkraftanlage. Apparatus and method for detecting a distance value Exemplary embodiments relate to an apparatus and a method for detecting a distance value, for example on a rotor blade of a wind or tidal power plant or on a tower of a wind power plant.
In vielen Bereichen der Technik werden als Bauteil Hohlkörper aus unterschiedlichen Be- weggründen eingesetzt. So weisen diese beispielsweise im Vergleich zu einer Ausgestaltung aus Vollmaterial eine geringere Masse und damit ein geringeres Gewicht auf. Ebenso können sie es ermöglichen, Komponenten, beispielsweise Kabel, Sensoren, Aktoren oder andere Komponenten, in ihrem Inneren anzuordnen und so platzsparend und von Umgebungseinflüssen geschützt unterzubringen. In many areas of technology, hollow bodies are used as components for various reasons. Thus, for example, these have a lower mass and thus a lower weight in comparison to a configuration of solid material. Likewise, they can make it possible to arrange components, such as cables, sensors, actuators or other components, in their interior, thus accommodating space-saving and protected from environmental influences.
Hohlkörper werden hierbei in nahezu allen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus herangezogen. Sie werden sowohl für kleinere und größere Maschinen und Anlagen, bis hin zu Bauwerken eingesetzt. Ein Beispiel stellen so Windkraftanlagen dar, die typischerweise eine auf einem Turm angeordnete Gondel aufweisen, die wiederum einen Rotor umfasst, wobei der Rotor wenigstens ein, häufig mehrere Rotorblätter aufnimmt. Bei modernen Windkraftanlagen werden häufig drei Rotorblätter verwendet. Sowohl der Turm als auch die Rotorblätter stellen Anlagenteile mit einer Länge entlang einer Erstreckungsrichtung der betreffenden Anlagenteile von mehreren zehn Metern dar. Diese sind während des Betriebs einer Vielzahl von Kräften ausgesetzt, zu denen bei- spielsweise die Schwerkraft und Fliehkräfte, aber ebenso umweltbedingte Kräfte zählen, wie beispielsweise auf sie einwirkende Luftströmungen, Böen und Stürme. Hollow bodies are used in almost all areas of mechanical and plant engineering. They are used both for smaller and larger machines and plants, up to buildings. An example is thus wind turbines, which typically have a nacelle arranged on a tower, which in turn comprises a rotor, wherein the rotor accommodates at least one, often a plurality of rotor blades. Modern wind turbines often use three rotor blades. Both the tower and the rotor blades represent plant parts with a length along a direction of extension of the relevant plant parts of several tens of meters. These are subjected during operation to a multiplicity of forces, to which For example, the gravity and centrifugal forces, but also environmental forces include, such as acting on them air currents, gusts and storms.
Eine Überwachung einer Windkraftanlage im Hinblick auf die auftretenden Kräfte ist aus verschiedenen Gründen ratsam. So kann beispielsweise durch eine Überwachung der auf die betreffende Windkraftanlage oder ihre Komponenten einwirkenden Kräfte eine Gefahr für die Anlage selbst, beispielsweise in Form von Überbelastungen durch Böen und andere Stürme, ebenso detektiert werden, wie beispielsweise auch eine Ausrichtung der Windkraftanlage zu den herrschenden Winden, um einen möglichst hohen Effizienzgrad zu er- zielen. A monitoring of a wind turbine with regard to the forces occurring is advisable for various reasons. Thus, for example, by monitoring the forces acting on the wind power plant or its components forces for the plant itself, for example in the form of overloads by gusts and other storms, also be detected, such as an orientation of the wind turbine to the prevailing winds, to achieve the highest possible degree of efficiency.
So wird beispielsweise bei heutigen Windkraftanlagen eine Ausrichtung der Gondel, die drehbar zu dem Turm gelagert ist, zu den herrschenden Windströmungen beispielsweise mit Hilfe verschiedener Sensoren durchgeführt, die auf der Gondel angebracht sind. Dort befinden sie sich jedoch im Windschatten der Rotoren, weshalb die Rotoren einen Einfluss auf die Messergebnisse dieser Sensoren haben. Zu diesen Sensoren gehören beispielsweise Anemometer und/oder Wetterfahnen. Die Rotoren erzeugen beispielsweise Verwirbelun- gen und andere Turbulenzen, sodass die von den auf der Gondel angeordneten Sensoren erfassten Messwerte häufig nicht den realen Bedingungen entsprechen. For example, in today's wind turbines an orientation of the nacelle, which is rotatably mounted to the tower, carried out to the prevailing wind currents, for example by means of various sensors which are mounted on the nacelle. There, however, they are in the lee of the rotors, which is why the rotors have an influence on the measurement results of these sensors. These sensors include, for example, anemometers and / or weather vanes. For example, the rotors generate turbulence and other turbulences, so that the readings taken by the sensors located on the nacelle often do not correspond to the real conditions.
Auch sind diese Sensoren häufig nur bedingt geeignet, um beispielsweise einen Anstellwinkel der Rotorblätter (engl. : Pitch Angle) einzustellen. Eine Steuerung des Anstellwinkels ist nicht nur zur Kontrolle der Ausgangsleistung der betreffenden Windkraftanlage möglich, sondern ermöglicht auch eine Zwangsabschaltung der Windkraftanlage, falls die auf die Windkraftanlage einwirkenden Kräfte durch Böen oder Stürme gewisse Schwellenwerte übersteigen, sodass mit einer Beschädigung der Windkraftanlage zu rechnen ist. Zu diesem Zweck können dann die Rotorblätter beispielsweise um einen bestimmten Winkel, typischerweise 90°, gedreht werden, sodass diese dem Wind eine geringere Angriffsfläche bieten. Also, these sensors are often only suitable to set, for example, a pitch angle of the rotor blades (English: Pitch Angle). A control of the angle of attack is not only possible to control the output of the wind turbine concerned, but also allows a forced shutdown of the wind turbine, if the forces acting on the wind turbine forces by gusts or storms exceed certain thresholds, so that damage to the wind turbine is to be expected. For this purpose, then the rotor blades can be rotated, for example by a certain angle, typically 90 °, so that they offer the wind a smaller attack surface.
Rotorblätter weisen so beispielsweise eine komplexe Geometrie auf, deren Design dahin gehend optimiert werden soll, dass einerseits ein Luftwiderstand möglichst gering ist, andererseits jedoch eine Umsetzung der kinetischen Energie der Luftströmung in Rotations- bewegung möglichst effizient stattfinden kann. Gleichzeitig wird versucht, die Rotorblätter möglichst leicht und trotzdem verwindungsarm auszuführen. Rotor blades thus have, for example, a complex geometry whose design is to be optimized in such a way that, on the one hand, air resistance is as low as possible, but on the other hand, a conversion of the kinetic energy of the air flow into rotational movement can take place as efficiently as possible. At the same time an attempt is made to perform the rotor blades as easily as possible and still torsionally.
Aufgrund dieser zum Teil erheblich voneinander abweichenden Zielsetzungen treten so- wohl im Bereich der Rotorblätter, aber auch im Bereich des Turms aufgrund der herrschenden Umweltbedingungen häufig Verwindungen und andere mechanische Belastungen auf. Aufgrund der zuvor beschriebenen Problematik der auf den Gondeln angebrachten Sensoren kommt es darüber hinaus zu dem Effekt, dass die Gondel bezogen auf die herrschende Windrichtung eine Fehlstellung von häufig mehreren Grad aufweist, was sich auf den Wirkungsgrad der Windkraftanlage, aber auch auf die Belastungen negativ auswirken kann. Due to these sometimes very different objectives, torsions and other mechanical loads often occur both in the area of the rotor blades and in the area of the tower due to the prevailing environmental conditions. Due to the above-described problem of mounted on the gondolas sensors it also has the effect that the nacelle relative to the prevailing wind direction has a malposition of often several degrees, which have a negative impact on the efficiency of the wind turbine, but also on the burden can.
Es besteht daher ein Bedarf, bei einem Rotorblatt, aber auch bei einem Turm einer Windkraftanlage, einem Rotorblatt einer Gezeitenkraftanlage sowie bei anderen Hohlkörpern und anderen Bauteilen, eine Verwindung oder eine Verformung des betreffenden Bauteils, also eine Bewegung eines ersten Punkts zu einem zweiten Punkt, die beispielsweise in einem Inneren des Hohlkörpers angeordnet sein können, zu erfassen. Durch einen Ersatz der konventionell auf den Kuppeln von Windkraftanlagen eingesetzten Sensoren und einer direkten Messung bzw. Erfassung der Verformung des Turms bzw. der Rotorblätter können so gegebenenfalls sowohl Beschädigungen vermieden werden, als auch eine Effizienz der Windkraftanlage gesteigert werden. Hierbei sollte die Erfassung der Deformation bzw. Verwindung möglichst zuverlässig und einfach erfolgen. There is therefore a need, in a rotor blade, but also in a tower of a wind turbine, a rotor blade of a tidal power plant and other hollow bodies and other components, a distortion or deformation of the relevant component, ie a movement of a first point to a second point, which may be arranged, for example, in an interior of the hollow body to detect. By replacing the conventional sensors used on the domes of wind turbines and a direct measurement or detection of the deformation of the tower or the rotor blades so both damage can be avoided if necessary, as well as increased efficiency of the wind turbine. Here, the detection of deformation or distortion should be as reliable and easy.
Konventionell wird hier der Einsatz von Laser- Abstandsmessverfahren erörtert. Zu diesem Zweck wird häufig das betreffende Rotorblatt von außerhalb der Windkraftanlage vermessen. Die Messgenauigkeit von Laser- Abstandsmessverfahren ist jedoch häufig gerade für kleinere, durch Verwindungen hervorgerufene Änderungen eines Abstandswertes nicht angemessen. Um eine Blattverformung entlang zweier linear unabhängiger Verformungsrichtungen zu detektieren, würde der Einsatz eines Laser- Abstandsmessverfahrens zweier unterschiedliche Messsysteme voraussetzen. Conventionally, the use of laser distance measuring methods is discussed here. For this purpose, the rotor blade in question is often measured from outside the wind turbine. However, the measurement accuracy of laser pitch measurement methods is often inadequate, especially for smaller, twisted changes in a distance value. In order to detect a sheet deformation along two linearly independent deformation directions, the use of a laser distance measuring method would require two different measuring systems.
Es besteht daher an dieser Stelle ein Bedarf, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Abstandswertes zu schaffen, die eine effizientere Erfassung eines oder mehrerer Abstandswerte entlang linear unabhängiger Richtungen ermöglicht. Diesen Bedarf trägt eine Vorrichtung zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt gemäß Patentanspruch 1 oder ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt gemäß Patentanspruch 10 Rechnung. Therefore, there is a need, at this juncture, to provide an apparatus for detecting a distance value that enables more efficient detection of one or more distance values along linearly independent directions. This need is met by a device for detecting a distance value of a first point from a second point according to claim 1 or a method for detecting a distance value of a first point from a second point according to claim 10.
Eine Vorrichtung zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt, wobei der erste Punkt und der zweite Punkt an einem Bauteil angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Bauteils um den Abstandswert voneinan- der beabstandet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Träger, der mit dem ersten Punkt mechanisch fest verbunden ist, ein Übertragungsbauteil, das mit dem zweiten Punkt mechanisch fest verbunden und mit dem Träger derart mechanisch gekoppelt ist, dass das Übertragungsbauteil bei einer Bewegung des zweiten Punkts gegenüber dem ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung eine Kraft auf den Träger ausübt, und ei- nen verformungssensitiven Sensor, der mit dem Träger mechanisch verbunden ist, wobei der Träger ausgebildet ist, um auf die von dem Übertragungsbauteil ausgeübte Kraft mit einer Verformung zu reagieren, und wobei der verformungssensitive Sensor ausgebildet ist, um die Verformung des Trägers zu erfassen. Ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt, wobei der erste Punkt und der zweite Punkt an einem Bauteil angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Bauteils um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Bereitstellen eines Trägers, der mit dem ersten Punkt mechanisch fest verbunden ist, ein Ausüben einer Kraft auf den Träger bei einer Bewegung des zweiten Punkts gegenüber dem ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung, sodass der Träger auf die ausgeübte Kraft mit einer Verformung reagiert, und ein Erfassen der Verformung des Trägers. An apparatus for detecting a distance value of a first point from a second point, wherein the first point and the second point are arranged on a component and are spaced from one another by the distance value perpendicular to an extension direction of the component, according to one embodiment comprises a carrier, which is mechanically fixedly connected to the first point, a transmission member which is mechanically fixedly connected to the second point and mechanically coupled to the carrier such that the transmission member upon movement of the second point relative to the first point perpendicular to the direction of extension on a force the carrier and a strain sensitive sensor mechanically connected to the carrier, wherein the carrier is adapted to respond to the force exerted by the transmission member with a deformation, and wherein the deformation-sensitive sensor is adapted to the deformation of the carrier capture. A method for detecting a distance value of a first point from a second point, wherein the first point and the second point are arranged on a component and spaced apart by the distance value perpendicular to an extension direction of the component, according to an embodiment comprises providing a carrier, which is mechanically fixedly connected to the first point, exerts a force on the carrier upon movement of the second point with respect to the first point perpendicular to the extension direction, so that the carrier reacts to the applied force with a deformation, and detecting the deformation of the carrier.
Einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt liegt so die Erkenntnis zugrunde, dass dadurch, dass der Träger mit dem ersten Punkt mechanisch fest verbunden ist und das Übertragungsbauteil mit dem zweiten Punkt mechanisch fest verbunden ist, diese beiden jedoch miteinander verbunden sind, eine Bewegung des zweiten Punktes gegenüber dem ersten Punkt über das Übertragungsbauteil auf den Träger übertragen wird, woraufhin dieser mit einer Verformung reagiert. Diese Verformung kann mit Hilfe des verformungssensitiven Sensors erfasst werden. Aufgrund der mechanischen Kopplung des Übertragungsbauteils mit dem Träger reagiert so der Träger gegebenenfalls nicht nur mit einer Verformung entlang einer Richtung auf die Bewegung des Übertragungsbauteils, sondern auch durch eine Verformung entlang einer zweiten, von der ersten Richtung linear unabhängigen Richtung, wenn der zweite Punkt sich entsprechend entlang der zweiten Richtung gegenüber dem ersten Punkt bewegt. An embodiment of a device and a method for detecting a distance value of a first point from a second point is based on the finding that the fact that the carrier is mechanically fixedly connected to the first point and the transmission component is mechanically fixed to the second point, however, these two are connected to each other, a movement of the second point relative to the first point on the transmission member is transmitted to the carrier, whereupon this reacts with a deformation. This deformation can be detected with the aid of the deformation-sensitive sensor. Due to the mechanical coupling of the transmission member with the carrier, the carrier may not only react with deformation along one direction to the movement of the transmission member, but also deformation along a second direction linearly independent of the first direction when the second point accordingly moved along the second direction relative to the first point.
Bei einem Bauteil kann es sich im Zusammenhang mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise um einen Hohlkörper handeln, also beispielsweise um ein Rotorblatt oder einen Turm einer Windkraftanlage. Ebenso kann es sich bei dem Bauteil oder dem Hohlbauteil um ein Rotorblatt einer Gezeitenkraftanlage handeln. Es kann sich jedoch auch um ein Vollmaterialbauteil handeln. Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Punkt und der zweite Punkt entlang der Erstreckungsrichtung voneinander beabstandet sein. In diesem Fall kann sich der Träger im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung des Bauteils erstrecken. In einem solchen Fall kann der Träger und das Übertragungsbauteil derart ausgebildet sein, dass bei einer Bewegung des zweiten Punkts im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung eine Verformung des Trägers eine Verformung des Übertragungsbauteils um mehr als einen vorbestimmten Faktor übersteigt, wobei der vorbestimmte Faktor beispielsweise wenigstens 1, wenigstens 2, wenigstens 5, wenigstens 10, wenigstens 50, wenigstens 100 oder wenigstens 1000 betragen kann. Hierdurch kann die Bewegung des zweiten Punkts bezogen auf den ersten Punkt im Wesentlichen, zumindest jedoch zu einem nicht unerheblichen Anteil, auf den Träger übertragen werden, sodass zumindest dieser Anteil von dem mit dem Träger mechanisch verbundenen verformungssensitiven Sensor erfasst bzw. detektiert werden kann. In the case of a component, in connection with a device according to an exemplary embodiment, it can be a hollow body, for example a rotor blade or a tower of a wind power plant. Likewise, the component or the hollow component may be a rotor blade of a tidal power plant. However, it can also be a solid material component. In a device according to an embodiment, the first point and the second point may be spaced apart along the spanwise direction. In this case, the carrier may extend substantially along the extension direction of the component. In such a case, the carrier and the transmission member may be formed such that upon movement of the second point substantially perpendicular to the extending direction, deformation of the carrier exceeds deformation of the transmission member by more than a predetermined factor, the predetermined factor being at least 1, for example , at least 2, at least 5, at least 10, at least 50, at least 100 or at least 1000 may be. As a result, the movement of the second point with respect to the first point can be transmitted to the carrier substantially, but at least to a not inconsiderable proportion, so that at least this portion can be detected or detected by the deformation-sensitive sensor mechanically connected to the carrier.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass durch eine geeignete Wahl der Geomet- rie und/oder der Materialwahl des Übertragungsbauteils und des Trägers eine Federkonstante dieser Bauteile bezüglich einer (Verformungs-) Richtung die zuvor genannten Verhältnisse zueinander aufweisen. Die Federkonstante des Übertragungsbauteils kann hierbei beispielsweise von einem Abstand des ersten Punkts zu dem Punkt der mechanischen Kopplung des Übertragungsbauteils und des Trägers im Falle des Trägers und im Falle des Übertragungsbauteils von einem Abstand des zuvor genannten Kopplungspunkts zu dem zweiten Punkt abhängen. This can be done, for example, by a suitable choice of the geometry and / or the choice of material of the transmission component and the carrier, a spring constant of these components with respect to a (deformation) direction the aforementioned ratios to each other. The spring constant of the transmission component may in this case be, for example, from a distance of the first point to the point of mechanical coupling of the transmission component and the carrier in the case of the carrier and in the case of Depend on a transmission component from a distance of the aforementioned coupling point to the second point.
So kann bei einem Ausfuhrungsbeispiel der Träger und/oder das Übertragungsbauteil bei- spielsweise einen Stahl, etwa einen Edelstahl, Titan, einen kohlefaser- oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff oder ein anderes Material umfassen. Thus, in one exemplary embodiment, the carrier and / or the transmission component may comprise, for example, a steel such as a stainless steel, titanium, a carbon fiber or a glass fiber reinforced plastic or another material.
Eine Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel kann ferner eine Auswertungsschaltung umfassen, die mit dem verformungssensitiven Sensor gekoppelt und derart ausgebil- det ist, dass ein von dem verformungssensitiven Sensor bereitgestelltes Sensorsignal, das eine Information bezüglich der Verformung des Trägers umfasst, von dieser empfangen und ein Auswertungssignal auf Basis des erfassten Sensorsignals bereitgestellt werden kann, das eine Information bezüglich des Abstandswertes umfasst. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Weiterverarbeitung oder Nutzung des von der Vorrichtung gelieferten Sig- nals vereinfacht werden, da das Auswertungssignal im Vergleich zu dem Sensorsignal beispielsweise hinsichtlich seiner Signalstärke, seiner Signalimpedanz, seines Wertebereichs oder anderer Parameter angepasst werden kann. Ebenso können gegebenenfalls Nichtlinea- ritäten und andere Defekte korrigiert werden. Zu diesem Zweck kann die Auswertungsschaltung beispielsweise einen Speicher umfassen, in dem Kennlinienfelder und/oder Pa- rameter oder Koeffizienten hinterlegt sind, die zur Korrektur bzw. Signalanpassung im Rahmen mathematischer Verfahren und Gleichungen eingesetzt werden können. A device according to an embodiment may further comprise an evaluation circuit coupled to the strain sensitive sensor and configured such that a sensor signal provided by the strain sensitive sensor that includes information regarding the deformation of the carrier is received therefrom and an evaluation signal Basis of the detected sensor signal can be provided, which includes information relating to the distance value. In this way, further processing or utilization of the signal supplied by the device can optionally be simplified, since the evaluation signal can be adjusted in comparison to the sensor signal, for example with regard to its signal strength, signal impedance, value range or other parameters. Likewise, if necessary, nonlinearities and other defects can be corrected. For this purpose, the evaluation circuit can comprise, for example, a memory in which characteristic fields and / or parameters or coefficients are stored, which can be used for correction or signal adaptation in the context of mathematical methods and equations.
Bei einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung kann das Übertragungsbauteil mit dem Träger in einem verformungsfreien Zustand im Wesentlichen einen rechten Winkel ein- schließen. Hierdurch kann das Übertragungsbauteil beispielsweise entlang einer erwarteten Verformungsrichtung ausgerichtet werden, sodass eine Verformung des Übertragungsbauteils im Vergleich zu der Verformung des Trägers weiter reduziert werden kann. In one exemplary embodiment of a device, the transmission component can essentially enclose a right angle with the carrier in a deformation-free state. Thereby, the transmission member can be aligned, for example, along an expected deformation direction, so that deformation of the transmission member can be further reduced as compared with the deformation of the beam.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Übertragungsbauteil ein Gelenk mit einem Gehäuse und einem um wenigstens zwei Achsen schwenkbares Bauteil aufweisen. Hierdurch kann es möglich sein, Verformungen und/oder Verspannungen im Falle einer Bewegung des zweiten Punkts zu dem ersten Punkt in dem Übertragungsbauteil zu reduzieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das schwenkbare Bauteil gegebenenfalls auch um drei linear unabhängige Achsen schwenkbar sein. So kann bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel das Gelenk ein Kugelgelenk sein und das schwenkbare Bauteil ein wenigstens abschnittsweise kugelförmiges Bauteil umfassen. Hierdurch können nicht nur gegebenenfalls auftretende Verfor- mungen des Übertragungsbauteils entlang zweier linear unabhängiger Verformungsrichtungen abgefangen werden, es kann ferner gegebenenfalls auch eine Montage vereinfacht werden, da ein Kugelgelenk häufig ein Gelenk darstellt, welches ein Verschwenken um drei linear unabhängige Achsen ermöglichen kann. Unabhängig von der genauen Ausgestaltung des Gelenks kann bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel das Gehäuse eine selbstschmierende Gleitschale umfassen. Hierdurch kann eine gegebenenfalls bei einem mechanischen System auftretende Neigung zum Ruckgleiten (engl: Stick-Slip) gegebenenfalls reduziert werden. So kann bei einem solchen Ausführungsbeispiel das Gehäuse und/oder die Gleitschale aus einem Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) gefertigt sein oder den Kunststoff umfassen. Im Falle eines Kugelgelenks kann die Gleitschale beispielsweise eine wenigstens abschnittsweise kugelförmige Gleitfläche aufweisen. In a device according to an embodiment, the transmission member may comprise a hinge with a housing and a pivotable about at least two axes component. This may make it possible to reduce deformations and / or distortions in the event of a movement of the second point to the first point in the transmission member. In other embodiments, the pivotable component may optionally be pivotable about three linearly independent axes. Thus, in such a device according to an embodiment, the joint may be a ball joint and the pivotable component comprise an at least partially spherical member. As a result, not only possibly occurring deformations of the transmission component can be intercepted along two linearly independent deformation directions, but optionally also an assembly can be simplified as a ball joint often constitutes a joint which can enable pivoting about three linearly independent axes. Regardless of the exact configuration of the joint, in such a device according to one embodiment, the housing may comprise a self-lubricating sliding shell. As a result, any tendency to stick-slip occurring in a mechanical system may possibly be reduced. Thus, in such an embodiment, the housing and / or the sliding shell made of a plastic, for example polytetrafluoroethylene (PTFE) be made or comprise the plastic. In the case of a ball joint, the sliding shell can for example have an at least partially spherical sliding surface.
Unabhängig von der genauen Ausgestaltung eines solchen Gelenks kann bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel das Gehäuse mit dem zweiten Punkt mechanisch gekoppelt und das schwenkbare Bauteil mit dem Träger verbunden sein. Ebenso kann zur Erleichterung der Montage das Gehäuse mehrteilig, beispielsweise zweiteilig ausgeführt sein. Unabhängig von der genauen Ausprägung eines solchen Gelenks kann bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel das Übertragungsbauteil ein Montagebauteil umfassen, das mit dem Gehäuse des Übertragungsbauteils mechanisch verbunden ist. Durch das Vorsehen eines solchen Montagebauteils kann es möglich sein, die Vorrichtung genauer an die geometrischen Gegebenheiten des Bauteils anzupassen. Auch kann gegebe- nenfalls eine Montage und/oder eine Wartbarkeit der Vorrichtung dadurch verbessert werden, dass das Montagebauteil mit dem Bauteil verbunden bleiben kann, während das Gehäuse des Gelenks bei Bedarf getauscht werden kann. Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Übertragungsbauteil und das Montagebauteil derart verbindbar sein, dass eine Gesamthöhe von Montagebauteil und Gehäuse anpassbar ist. Hierdurch kann es möglich sein, die Vorrichtung genauer an die geometrischen Verhältnisse des Bauteils anzupassen, indem beispiels- weise das Montagebauteil bzw. das Übertragungsbauteil an unterschiedlichen Punkten an dem Bauteil anbringbar ist. Hierdurch kann gegebenenfalls eine identische Vorrichtung im Zusammenhang mit unterschiedlichen Bauteilen verwendet werden. Regardless of the exact configuration of such a joint, in such a device, according to one embodiment, the housing may be mechanically coupled to the second point and the pivotable component may be connected to the carrier. Likewise, in order to facilitate the assembly, the housing may be designed in several parts, for example in two parts. Regardless of the precise nature of such a joint, in such a device according to an embodiment, the transmission member may comprise a mounting member which is mechanically connected to the housing of the transmission member. By providing such a mounting component, it may be possible to adapt the device more precisely to the geometric conditions of the component. If necessary, assembly and / or maintainability of the device can also be improved in that the assembly component can remain connected to the component, while the housing of the joint can be exchanged if necessary. In such a device according to an embodiment, the transmission member and the mounting member may be connectable such that an overall height of the mounting member and housing is adaptable. In this way, it may be possible to adapt the device more precisely to the geometric conditions of the component by, for example, attaching the mounting component or the transmission component to the component at different points. As a result, if necessary, an identical device can be used in connection with different components.
Zu diesem Zweck können das Gehäuse und das Montagebauteil beispielsweise über ein Gewinde miteinander mechanisch verbindbar sein, welches durch eine Konterung während der Montage hinsichtlich der Gesamthöhe einstellbar ist. For this purpose, the housing and the mounting member may be mechanically connected to each other, for example, via a thread, which is adjustable by a counterpoint during assembly with respect to the overall height.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Übertragungsbauteil ein Verbindungsbauteil umfassen, das mit dem Träger mechanisch derart verbunden ist, dass nur lineare Bewegungen entlang des Trägers ausgleichbar sind. Hierdurch kann es möglich sein, Verformungen zu reduzieren, gegebenenfalls sogar zu vermeiden, die auftreten, wenn beispielsweise der Träger oder das Bauteil sich entlang der Erstreckungsrichtung aufgrund thermischer oder anderer Effekte in ihrer Ausdehnung ändern. Hierdurch kann eine Messgenauigkeit des verformungssensitiven Sensors gegebenenfalls gesteigert werden. In a device according to an exemplary embodiment, the transmission component may comprise a connecting component, which is mechanically connected to the carrier in such a way that only linear movements along the carrier can be compensated. This may make it possible to reduce, possibly even avoid, deformations that occur when, for example, the carrier or the component changes along the direction of extent due to thermal or other effects in their extent. As a result, a measurement accuracy of the deformation-sensitive sensor can be increased if necessary.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zwischen dem Träger und dem Verbindungsbauteil ein Dichtelement oder ein Abstreifer angeordnet sein, der derart ausgebildet ist, um ein Eindringen von Verunreinigungen in den Träger bzw. in das Verbindungsbauteil zu unterbinden. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Tendenz zu einem Festfressen oder einer anderen mechanischen Beeinträchtigung der linearen Verschiebbarkeit der beiden Komponenten zueinander reduziert werden. Hierdurch kann gegebenenfalls über einen längeren Zeitraum eine höhere Messgenauigkeit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel ermöglicht werden. Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann so der Träger beispielsweise als Hohlpro fil ausgestaltet sein. Das Hohlprofil des Trägers kann sich hierbei entlang der Erstreckungsrichtung beispielsweise verändern. So kann das Hohlprofil beispielsweise im Bereich des verformungssensitiven Sensors eckig oder polygonal ausgeführt sein, um ein Anbringen des verformungssensitiven Sensors auf dem Träger zu er- leichtern, während das Hohlprofil im Bereich des Verbindungsbauteils rund bzw. rotationssymmetrisch ausgestaltet ist, um ein Verdrehen des Verbindungsbauteils zu dem Träger zu ermöglichen. Darüber hinaus kann auch eine Materialdicke des Trägers entlang der Erstreckungsrichtung variiert werden, um beispielsweise im Bereich des verformungssen- sitiven Sensors eine Verformung des Trägers zu erhöhen. So kann beispielsweise dasIn such a device according to one embodiment, a sealing element or a scraper, which is designed in such a way as to prevent the penetration of contaminants into the carrier or into the connecting component, can be arranged between the carrier and the connecting component. In this way, if appropriate, a tendency to seizure or other mechanical impairment of the linear displaceability of the two components to each other can be reduced. As a result, a higher measuring accuracy of a device according to an exemplary embodiment can optionally be made possible over a longer period of time. In such a device according to one embodiment, the carrier can be configured, for example, as a hollow profile. The hollow profile of the carrier can in this case change along the extension direction, for example. Thus, the hollow profile can be made, for example, in the region of the deformation-sensitive sensor square or polygonal, in order to attach the deformation-sensitive sensor to the carrier. lighter, while the hollow profile in the region of the connecting member is designed round or rotationally symmetrical, to allow rotation of the connecting member to the carrier. In addition, a material thickness of the carrier along the direction of extension can also be varied in order to increase deformation of the carrier, for example in the region of the deformation-sensitive sensor. For example, the
Hohlprofil des Trägers im Bereich des verformungssensitiven Sensors eine geringere Materialstärke als in einem anderen Bereich aufweisen. So kann im Bereich des verformungssensitiven Sensors das Hohlprofil eine Materialstärke aufweisen, die um einen Materialstärkefaktor geringer ist als in dem anderen Bereich, wobei der Materialstärkefaktor bei- spielsweise wenigstens 1,5, wenigstens zwei, wenigstens 2,5 oder wenigstens drei betragen kann. Hollow section of the carrier in the region of the deformation-sensitive sensor have a lower material thickness than in another area. Thus, in the region of the deformation-sensitive sensor, the hollow profile can have a material thickness which is lower by one material thickness factor than in the other region, wherein the material thickness factor can be, for example, at least 1.5, at least two, at least 2.5, or at least three.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der verformungssensitive Sensor zwei, eine entlang einer Verformungsrichtung gegenüberliegenden Positionen an den Träger verbundene oder gekoppelte Sensorelemente umfassen. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Messgenauigkeit durch den Einsatz mehrerer entsprechend verschalteter und/oder ausgewerteter Sensorelemente verbessert werden. In a device according to an embodiment, the strain-sensitive sensor may comprise two sensor elements connected or coupled to the carrier along a deformation direction. As a result, if appropriate, a measurement accuracy can be improved by the use of a plurality of appropriately interconnected and / or evaluated sensor elements.
Eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner einen weiteren verfor- mungssensitiven Sensor umfassen, der mit dem Träger mechanisch verbunden ist, wobei der weitere verformungssensitive Sensor derart ausgebildet und angeordnet ist, dass dieser eine Verformung entlang einer weiteren Verformungsrichtung erfassbar macht, die von einer Verformungsrichtung, die der verformungssensitive Sensor erfassbar macht, verschieden ist. Hierdurch ist es möglich, mit Hilfe nur eines Trägers und nur einem Übertra- gungsbauteil, aber durch den Einsatz wenigstens zweier verformungssensitiver Sensoren, nämlich dem verformungssensitiven Sensor und dem weiteren verformungssensitiven Sensor, zwei linear unabhängige Verformungsrichtungen zu erfassen. A device according to an exemplary embodiment may further comprise a further deformation-sensitive sensor, which is mechanically connected to the carrier, wherein the further deformation-sensitive sensor is designed and arranged such that it detects a deformation along a further deformation direction that is dependent on a deformation direction, which makes the deformation-sensitive sensor detectable, is different. This makes it possible, with the aid of only one carrier and only one transmission component, but by the use of at least two deformation-sensitive sensors, namely the deformation-sensitive sensor and the further deformation-sensitive sensor, to detect two linearly independent deformation directions.
Zu diesem Zweck kann bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der weitere verformungssensitive Sensor gegenüber dem verformungssensitiven Sensor bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Bauteils um einen Winkel, beispielsweise 30°, beispielsweise 60° oder beispielsweise 90°, versetzt an dem Träger angeordnet sein. Ist beispielsweise der Träger im Bereich des verformungssensitiven Sensors als eckiges bzw. polygonales Hohlprofil ausgestaltet, können hierdurch eine leichtere Herstellung der Vorrichtung und gegebenenfalls eine einfachere Kalibrierung der Vorrichtung erfolgen. For this purpose, in such a device according to an embodiment of the further deformation-sensitive sensor relative to the deformation-sensitive sensor with respect to the extension direction of the component by an angle, for example 30 °, for example 60 ° or 90 °, for example, offset from the carrier. For example, if the carrier in the region of the deformation-sensitive sensor as angular or designed polygonal hollow profile, this can be done to make the device easier and possibly easier calibration of the device.
Ein Ausführungsbeispiel eines Rotorblatts einer Windkraftanlage umfasst eine Aufnahme zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage sowie eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie sie zuvor beschrieben wurde. Das Rotorblatt ist hierbei das Bauteil, wobei der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts liegen. Der erste Punkt ist hierbei näher als der zweite Punkt an der Aufnahme zur Montage an dem Rotor angeordnet. Ebenso umfasst ein Ausführungsbeispiel einen Turm einer Windkraftanlage, bei dem der Turm das Bauteil ist und der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Turms liegen, oder einen Rotorflü- gel einer Gezeitenkraftanlage, der dem der Windkraftanlage ähnlich ausgeführt sein kann. An embodiment of a rotor blade of a wind turbine comprises a receptacle for mounting on a rotor of the wind turbine and a device according to an embodiment as described above. The rotor blade is in this case the component, wherein the first and the second point are located on an inner surface or an outer surface of the rotor blade. The first point is arranged closer than the second point on the receptacle for mounting on the rotor. Likewise, an embodiment includes a tower of a wind turbine, in which the tower is the component and the first and the second point lie on an inner surface or an outer surface of the tower, or a rotor wing of a tidal power plant, which may be similar to that of the wind turbine.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts von einem zweiten Wert kann das Bauteil ein Rotorblatt einer Windkraftanlage sein. Ebenso können der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts angeordnet sein. Der Abstandswert kann hierbei einen Rück- schluss auf eine Durchbiegung oder eine Verformung des Rotorblatts ermöglichen. So kann gegebenenfalls eine Differenz des erfassten Abstandswertes zu einem Nominalwert die Verformung des Rotorblatts oder eines anderen Bauteils charakterisieren. Entsprechend kann bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts und eines zweiten Punkts das Bauteil ebenfalls ein Turm einer Windkraftanlage sein, wobei der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Turms angeordnet sind. Ein Ausführungsbeispiel umfasst daher auch ein Ro- torblatt einer Windkraftanlage, welches eine Aufnahme zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage und eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, wobei das Rotorblatt das Bauteil ist, wobei der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts liegen, und wobei der erste Punkt näher als der zweite Punkt an der Aufnahme zur Montage an dem Rotor angeordnet ist. In one embodiment of a method for detecting a distance value of a first point from a second value, the component may be a rotor blade of a wind turbine. Likewise, the first and second points may be disposed on an inner surface or an outer surface of the rotor blade. The distance value can in this case make it possible to infer a bending or deformation of the rotor blade. Thus, if appropriate, a difference of the detected distance value from a nominal value can characterize the deformation of the rotor blade or of another component. Accordingly, in one embodiment of a method for detecting a distance value of a first point and a second point, the component may also be a tower of a wind turbine, wherein the first and second points are disposed on an inner surface or an outer surface of the tower. An exemplary embodiment therefore also includes a rotor blade of a wind turbine, which comprises a receptacle for mounting on a rotor of the wind turbine and a device according to an embodiment, wherein the rotor blade is the component, wherein the first and the second point on an inner surface or an outer surface of the rotor blade, and wherein the first point is located closer than the second point to the receptacle for mounting on the rotor.
Bei anderen Ausführungsformen kann ein Hohlbauteil im Sinne der vorliegenden Beschreibung ein solches Bauteil einer Windkraftanlage oder einer anderen Anlage sein, welches im Inneren hohl und zugleich im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung lang gestreckt und geradlinig verlaufend ist. Wie diese Definition zeigt, zählen zu entsprechen- den Hohlbauteilen bzw. Hohlkörpern insbesondere die Rotorblätter und der Turm sowie entsprechende Abschnitte dieser Bauteile. In other embodiments, a hollow component in the sense of the present description, such a component of a wind turbine or other system be hollow and at the same time substantially elongated along the direction of extension and extending in a straight line. As this definition shows, the hollow components or hollow bodies, in particular the rotor blades and the tower and corresponding sections of these components.
Eine kraftschlüssige Verbindung kommt durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbin- dung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande. A frictional connection is achieved by friction, a cohesive connection by molecular or atomic interactions and forces and a positive connection by geometric connection of the respective connection partners.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben und erläutert. Embodiments are described below with reference to the accompanying figures and explained.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotorblatts zur Illustration möglicher Blattverformungen; und Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 1 shows a perspective view of a rotor blade for illustrating possible blade deformations; and FIG. 2 shows a schematic cross-sectional representation through a device according to an exemplary embodiment.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte, Strukturen und andere Komponenten verwendet werden, wenn die betreffende Komponente an sich oder mehrerer entsprechende Komponenten innerhalb eines Ausführungsbeispiels oder innerhalb mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Passagen der Beschreibung, die sich auf eine Komponente beziehen, sind daher auch auf andere Komponenten in anderen Ausführungsbeispielen übertragbar, soweit dies nicht explizit ausgeschlossen ist oder sich dies aus dem Zusammenhang ergibt. Werden einzelne Kom- ponenten bezeichnet, werden individuelle Bezugszeichen verwendet, die auf den entsprechenden zusammenfassenden Bezugszeichen basieren. Bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen bezeichnen daher gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Komponenten, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen auftreten, können hierbei bezüglich einiger ihrer technischen Parameter identisch und/oder unterschiedlich ausgeführt oder implementiert werden. Es ist so beispielsweise möglich, dass mehrere Komponenten innerhalb eines Ausführungsbeispiels bezüglich eines Parameters identisch, bezüglich eines anderen Parameters jedoch unterschiedlich ausgeführt sein können. In the context of the present description, summary reference numbers for objects, structures, and other components will be used when describing the component in question itself or more corresponding components within one embodiment or within several embodiments. Passages of the description which refer to one component are therefore also transferable to other components in other embodiments, unless this is explicitly excluded or if this results from the context. If individual components are designated, individual reference symbols are used, which are based on the corresponding summarizing reference symbols. In the following description of embodiments, therefore, the same reference numerals designate the same or similar components. Components which occur multiple times in one exemplary embodiment or in different exemplary embodiments may in this case be embodied identically and / or differently with respect to some of their technical parameters or implemented. It is thus possible, for example, that several components within an embodiment may be identical with respect to one parameter, but different with respect to another parameter.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Rotorblatts 100 einer Windkraftanlage. Das Rotorblatt 100 weist an einem einem Rotor der Windkraftanlage zugewandten proximalen Ende 110 eine Aufnahme 120 zur Montage des Rotorblatts 100 an dem Rotor der Windkraftanlage auf. Die Aufnahme 120 weist eine im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung 130 des Rotorblatts 100 ausgerichtete Montagefläche 140 mit einer Mehrzahl von Bohrungen 150 zur Verschraubung mit dem Rotor auf. Alter- nativ oder ergänzend können auch Bolzen oder Stehbolzen verwendet werden, die einlaminiert oder geklebt werden können. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Schädigung einer Laminarstruktur des Rotorblatts 100 vermieden werden. 1 shows a perspective view of a section of a rotor blade 100 of a wind turbine. The rotor blade 100 has a receptacle 120 for mounting the rotor blade 100 on the rotor of the wind turbine on a proximal end 110 facing a rotor of the wind power plant. The receptacle 120 has a mounting surface 140 aligned substantially perpendicular to an extension direction 130 of the rotor blade 100 and having a plurality of bores 150 for screwing to the rotor. Alternatively or additionally, bolts or studs can be used, which can be laminated or glued. As a result, damage to a laminar structure of the rotor blade 100 may possibly be avoided.
Das Rotorblatt 100, das auch einfach als„Blatt" bezeichnet wird, stellt ein Beispiel eines Bauteils 160 dar, im Rahmen dessen Ausführungsbeispiele zum Einsatz kommen können. Weitere Bauteile 160 umfassen beispielsweise einen Turm einer Windkraftanlage, einen Rotorflügel eines Gezeitenkraftwerks, einen Rumpf eines Flugzeugs, eines Schiffs oder eines Unterseeboots oder auch einen anderen Hohlkörper. Fig. 1 deutet über mehrere strichpunktierte Konturlinien ein Profil des Rotorblatts 100 schematisch an. So weist das Rotorblatt 100 einen Kantenbereich 170 und einen Flächenbereich 180 auf. Das Rotorblatt 100 ist hierbei nach Montage an dem Rotor (nicht gezeigt in Fig. 1) im Wesentlichen um die Erstreckungsrichtung 130 des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteils 160 hinsichtlich des Anstellwinkels rotier- oder verschwenkbar. Hierdurch kann der Kantenbereich 170 und der Flächenbereich 180 in einem weiten Bereich an die herrschenden Windbedingungen angepasst und entsprechend an die herrschende Strömung ausgerichtet werden. The rotor blade 100, which is also referred to simply as a "blade", is an example of a component 160 that may be used in embodiments thereof Other components 160 include, for example, a tower of a wind turbine, a rotor blade of a tidal power plant, a fuselage of an aircraft 1 shows a schematic diagram of a profile of the rotor blade 100 over a plurality of dash-dotted contour lines, thus the rotor blade 100 has an edge region 170 and a surface region 180. The rotor blade 100 is here after assembly The rotor (not shown in FIG. 1) can be rotated or swiveled with regard to the angle of attack substantially around the direction of extent 130 of the rotor blade 100 or of the component 160. As a result, the edge region 170 and the surface region 180 can be adapted to the prevailing wind conditions over a wide range and according to the rule de flow to be aligned.
Wie eingangs bereits beschrieben wurde, wirken hierbei nicht unerhebliche Kräfte auf das Rotorblatt 100 ein. Diese können zu einer Blattverformung 190 führen, wie sie in Fig. 1 durch zwei gebogene Pfeile dargestellt sind. Hierbei wird eine Blattverformung 190-1, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Flächenbereich 180 verläuft, als flächenartig (engl: flapwise), eine Blattverformung 190-2, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Kantenbereich 170 verläuft, als kantenartig (engl: edgewise) bezeichnet. Wie nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 2 noch näher erläutert wird, kann einerseits zur Bestimmung der an dem Rotorblatt 100 auftretenden Rotorblattlasten, aber auch zur Ausrichtung der Windkraftanlage an die herrschenden Windströmungen, eine Online- Erfassung der Rotorblattlasten an einer Windkraftanlage ratsam sein. Diese können zur aktiven Anlagensteuerung herangezogen werden, indem beispielsweise der Anstellwinkel des Rotorblatts 100 oder aber auch die Ausrichtung der Gondel auf dem Turm angepasst wird. Hierdurch ist eine bessere Windfeldnachführung der Windkraftanlage als auch eine bessere Blattlastenbegrenzung bei Turbulenzen möglich. Darüber hinaus können die tatsächlichen Rotorlasten aus den gemessenen Blattlasten ermittelt werden. As already described, not inconsiderable forces act on the rotor blade 100 in this case. These can lead to a sheet deformation 190, as shown in Fig. 1 by two curved arrows. Here, a sheet deformation 190-1, which is substantially perpendicular to the surface area 180, referred to as a flapwise, a sheet deformation 190-2, which is substantially perpendicular to the edge portion 170, referred to as edge-like (edgewise) , As will be explained in more detail below in connection with FIG. 2, online determination of the rotor blade loads on a wind turbine may be advisable on the one hand for determining the rotor blade loads occurring on the rotor blade 100, but also for aligning the wind turbine with the prevailing wind currents. These can be used for active system control, for example, by adjusting the angle of attack of the rotor blade 100 or else the orientation of the nacelle on the tower. As a result, a better wind field tracking of the wind turbine as well as a better blade load limitation in turbulence is possible. In addition, the actual rotor loads can be determined from the measured blade loads.
Fig. 2 zeigt eine schematisch vereinfachte Querschnittsdarstellung durch eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts 210 von einem zweiten Punkt 220. Der erste Punkt 210 und der zweite Punkt 220 sind hierbei an einer Innenfläche eines Bauteils 160 angeordnet, bei dem es sich um Rotorblatt 100 handelt. Der erste Punkt 210 und der zweite Punkt 220 sind hierbei senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 um den Abstandswert voneinander beabstandet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 200 auch an einer Außenfläche des Bauteils 160 angeordnet sein, sodass dort auch der erste und/oder der zweite Punkt 210, 220 liegen bzw. angeordnet sind. 2 shows a schematically simplified cross-sectional view through a device 200 according to an exemplary embodiment for detecting a distance value of a first point 210 from a second point 220. The first point 210 and the second point 220 are arranged on an inner surface of a component 160 in which it is rotor blade 100. The first point 210 and the second point 220 are in this case perpendicular to the extension direction 130 spaced apart by the distance value. In other exemplary embodiments, the device 200 may also be arranged on an outer surface of the component 160, so that there also the first and / or the second point 210, 220 lie or are arranged.
Die Vorrichtung 200 umfasst ferner einen Träger 230, der mit dem ersten Punkt 210 mechanisch fest verbunden ist. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 200 ein Befestigungsbauteil 240 auf, das über eine Verklebung 250 mit dem Bauteil 160 bzw. dem Rotor- blatt 100 stoffschlüssig verbunden ist. Der Träger 230 ist hierbei über eine Verschraubung 260 mit dem Befestigungsbauteil 240 verbunden. Zu diesem Zweck weist das Befestigungsbauteil 240 entsprechende Gewindelöcher und gegebenenfalls fluchtende Öffnungen auf, über die die Schrauben der Verschraubung 260 angezogen werden können. Entsprechend weist auch der Träger 230 entsprechende Öffnungen auf, über die dieser mit dem Befestigungsbauteil 240 verschraubbar ist. Über die Verschraubung 260 ist so der Träger 230 an dem Befestigungsbauteil 240 und damit an dem Bauteil 160 bzw. dem Rotorblatt 100 fest eingespannt. Selbstverständlich können bei anderen Ausfuhrungsbeispielen auch andere Techniken zur mechanischen Verbindung des Trägers 230 mit dem Befestigungsbauteil 240 verwendet werden. Ebenso kann gegebenenfalls das Befestigungsbauteil 240 mit Hilfe einer anderen Befestigungstechnik mit dem Rotorblatt 100 bzw. dem Bauteil 160 verbunden werden. So kann beispielsweise das Befestigungsbauteil 240 ebenso mit dem Bauteil 160 verschraubt werden. Darüber hinaus kann bei Ausfuhrungsbeispielen gegebenenfalls das Befestigungsbauteil 240 vollständig entfernt und der Träger 230 unmittelbar mit dem Bauteil 160 bzw. dem Rotorblatt 100 verbunden werden. Der Einsatz eines Befestigungsbauteils 240 und der Verklebung 250 ermöglichen es jedoch, auf vergleichsweise leichte Art und Weise den Träger 230 in dem Rotorblatt 100 zu montieren. So ist ein Rotorblatt häufig aus einem laminierten Material gefertigt, das glasfa- ser- oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe umfasst. In diese kann das Einbringen von Gewindebohrungen problematisch sein, weshalb eine Verklebung 250 des Befestigungsbau- teils 240 mit dem Rotorblatt 100 eine zu Wartungszwecken interessante Möglichkeit darstellt. The apparatus 200 further includes a carrier 230 mechanically fixed to the first point 210. For this purpose, the device 200 has a fastening component 240, which is adhesively connected to the component 160 or the rotor blade 100 via an adhesive bond 250. The carrier 230 is in this case connected via a screw 260 with the fastening component 240. For this purpose, the fastening component 240 corresponding threaded holes and optionally aligned openings through which the screws of the screw 260 can be tightened. Accordingly, the carrier 230 has corresponding openings, via which it can be screwed to the fastening component 240. About the screw 260 so the carrier 230 is firmly clamped to the mounting member 240 and thus to the component 160 and the rotor blade 100. Of course, in other exemplary embodiments, other techniques for mechanical connection of the carrier 230 can be used with the fastening member 240. Likewise, if appropriate, the fastening component 240 can be connected to the rotor blade 100 or the component 160 using a different fastening technique. For example, the fastening component 240 can also be screwed to the component 160. In addition, in exemplary embodiments, if appropriate, the fastening component 240 can be completely removed and the carrier 230 can be connected directly to the component 160 or the rotor blade 100. The use of a fastening component 240 and the bond 250, however, makes it possible to mount the carrier 230 in the rotor blade 100 in a comparatively easy manner. For example, a rotor blade is often made of a laminated material comprising glass fiber or carbon fiber reinforced plastics. In this, the introduction of threaded holes can be problematic, which is why a bond 250 of the Befestigungsbau- part 240 with the rotor blade 100 is an interesting option for maintenance purposes.
Zur Erleichterung der Orientierung des Trägers 230 und zur Erleichterung der Befestigung des Trägers 230 an dem Befestigungsbauteil 240 kann dieser im Bereich des Befestigungs- bauteils 240 beispielsweise als Hohlprofil mit einem eckigen oder polygonalen Querschnitt ausgeführt sein. So kann der Träger 230 in diesem Bereich beispielsweise quadratisch oder rechteckig ausgeführt sein. In order to facilitate the orientation of the carrier 230 and to facilitate the attachment of the carrier 230 to the fastening component 240, this can be carried out in the region of the fastening component 240, for example as a hollow profile with an angular or polygonal cross section. For example, the support 230 in this area may be square or rectangular.
Der Träger 230 erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung 130 des Bauteils 160. The carrier 230 extends in this embodiment substantially along the extension direction 130 of the component 160.
Die Vorrichtung 200 umfasst ferner ein Übertragungsbauteil 270, das mit dem zweiten Punkt 220 mechanisch fest verbunden ist. Das Übertragungsbauteil 270 ist ferner mit dem Träger 230 derart mechanisch gekoppelt, sodass das Übertragungsbauteil 270 bei einer Bewegung des zweiten Punkts 220 gegenüber dem ersten Punkt 210 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 eine Kraft auf den Träger 230 ausübt. Zu diesem Zweck weist das Übertragungsbauteil 270 ein Gelenk 280 mit einem Gehäuse 290 und einen um wenigstens zwei Achsen schwenkbares Bauteil 300 auf. Das Gelenk 280 ist hierbei genauer gesagt als Kugelgelenk ausgeführt, wobei das schwenkbare Bauteil 300 wenigstens abschnittsweise kugelförmig ausgestaltet ist. Zur Erleichterung der Montage des Gelenks 280 ist dieses häufig mehrteilig, also beispielsweise zweiteilig ausgeführt, um eine leichtere Montage des schwenkbaren Bauteils 300 zu ermöglichen. Das Gehäuse 290 umfasst hierbei eine selbstschmierende Gleitschale 310, die so ausgelegt ist, dass eine Neigung des schwenkbaren Bauteils 300 zur Haftreibung reduziert ist. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Neigung zum Ruckgleiten (engl: Stick-Slip) bei einer Verschwenkung des schwenkbaren Bauteils 300 reduziert werden. Die Gleitschale 310 kann hierbei beispielsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise Po- lytetrafluorethylen (PTFE), gefertigt sein. So weist Polytetrafluorethylen beispielsweise identische Haft- und Gleitreibungskoeffizienten auf, sodass ein Einsetzen eines Ruckgleitens deutlich reduziert werden kann. Das schwenkbare Bauteil 300 kann aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise einer Legierung, oder einem Stahl gefertigt sein. Grundsätzlich kann das schwenkbare Bauteil 300 jedoch auch aus einem Kunststoff gefertigt sein. The apparatus 200 further includes a transmission member 270 mechanically fixed to the second point 220. The transmission member 270 is further mechanically coupled to the carrier 230 such that the transmission member 270 exerts a force on the carrier 230 upon movement of the second point 220 opposite the first point 210 perpendicular to the extension direction 130. For this purpose, the transmission component 270 has a joint 280 with a housing 290 and a component 300 which can be pivoted about at least two axes. The joint 280 is in this case more precisely designed as a ball joint, the pivotable component 300 at least in sections is designed spherical. To facilitate the assembly of the joint 280 this is often in several parts, so for example designed in two parts, to allow for easier assembly of the pivotable member 300. The housing 290 in this case comprises a self-lubricating sliding shell 310, which is designed so that an inclination of the pivotable member 300 is reduced for static friction. As a result, an inclination for stick-slip can be reduced if necessary during a pivoting of the pivotable component 300. The sliding shell 310 may in this case be made, for example, from a plastic, for example polyethylene tetrafluoroethylene (PTFE). For example, polytetrafluoroethylene has identical coefficients of adhesion and sliding friction, so that the onset of a jerk slip can be significantly reduced. The pivotable member 300 may be made of a metallic material such as an alloy or a steel. In principle, however, the pivotable component 300 can also be made of a plastic.
Die Gleitschale 310 weist aufgrund des zumindest abschnittsweise kugelförmig ausgestal- teten schwenkbaren Bauteils 300 ebenfalls eine entsprechende, wenigstens abschnittsweise, kugelförmige Gleitfiäche auf. Die Gleitschale 310 kann darüber hinaus, ähnlich wie das Gehäuse 290, zur besseren Montage und Wartbarkeit mehrteilig, also beispielsweise zweiteilig, ausgeführt sein. Das Gelenk 280 weist darüber hinaus zwei umlaufende Dichtelemente 320-1 und 320-2 auf, die die Gleitfiäche der Gleitschale 310 und die entsprechende Gegenfläche des schwenkbaren Bauteils 300 vor einem Eintrag von Verunreinigungen schützen. Hierdurch kann gegebenenfalls die Einsatzdauer der Vorrichtung 200 bzw. die Wartungsdauer der Vorrichtung 200 verlängert werden. Gegebenenfalls können die Dichtelemente 320 auch überhaupt erst einen Einsatz einer Vorrichtung 200 in einem schmutzigeren Umfeld ermöglichen. Due to the at least sectionally spherical configured pivotable component 300, the sliding shell 310 likewise has a corresponding, at least sectionally, spherical sliding surface. The sliding shell 310 may moreover, similar to the housing 290, for better installation and maintainability in several parts, so for example in two parts, be executed. The hinge 280 also has two circumferential sealing elements 320-1 and 320-2 which protect the Gleitfiäche the sliding cup 310 and the corresponding counter surface of the pivotable member 300 from contamination. In this way, if appropriate, the service life of the device 200 or the service life of the device 200 can be extended. Optionally, the sealing elements 320 may even allow the use of a device 200 in a dirtier environment.
Das schwenkbare Bauteil 300 ist hierbei mit dem Träger 230 über ein Verbindungsbauteil 330 mechanisch verbunden, während das Gehäuse 290 (mittelbar) mit dem zweiten Punkt 220 mechanisch gekoppelt ist. So weist das Übertragungsbauteil 270 ein Montagebauteil 340 auf, das mit dem Gehäuse 290 des Übertragungsbauteils 270 mechanisch verbunden ist. Die Verbindung dieser beiden Komponenten ist hierbei über ein Gewinde 350 ausgestaltet, sodass das Montagebauteil 340 und das Gehäuse 290 des Gelenks 280 so verbindbar sind, dass eine Gesamthöhe von Montagebauteil 340 und Gehäuse 290 anpassbar sind. Hierdurch kann das Übertragungsbauteil 270 an unterschiedliche Abstände senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 in einem unverspannten Zustand des Bauteils 160 angepasst werden. Die Gesamthöhe von Montagebauteil 340 und Gehäuse 290 kann hierbei über eine Konterung fixiert werden. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen auch andere Varianten der Einstellbarkeit der Gesamthöhe von Montagebauteil 340 und Gehäuse 290 implementiert werden. Zu diesen zählen beispielsweise kraftschlüssige Ver- bindungen, also beispielsweise Verklemmungen. Ebenso kann eine stoffschlüssige Verbindung geschaffen werden, also beispielsweise eine Verklebung oder eine Verschweißung. Diese Verbindungstechniken können auch ergänzend oder alternativ zur Konterung des Gewindes 350 herangezogen werden. Das Montagebauteil 340 kann hierbei auf unterschiedliche Art und Weise mit dem Bauteil 160 bzw. dem Rotorblatt 100 verbunden werden. So kann, wie in Fig. 2 auch dargestellt ist, das Montagebauteil 340 beispielsweise über eine Verklebung 360 mit dem Rotorblatt 100 im Bereich des zweiten Punkts 220 verbunden sein. Alternativ oder ergänzend kann das Montagebauteil 340 auch unmittelbar mit dem Bauteil 160 über eine Verschraubung 370 mechanisch verbunden sein. Eine Verschraubung 370, wie sie in Fig. 2 angedeutet ist, kann jedoch gerade bei Rotorblättern 100 aufgrund der zuvor beschriebenen Problematik gegebenenfalls weniger interessant sein. In this case, the pivotable component 300 is mechanically connected to the carrier 230 via a connecting component 330, while the housing 290 is mechanically coupled (indirectly) to the second point 220. Thus, the transmission component 270 has a mounting component 340 which is mechanically connected to the housing 290 of the transmission component 270 is. The connection of these two components is in this case designed via a thread 350, so that the mounting member 340 and the housing 290 of the joint 280 are connectable so that an overall height of the mounting member 340 and housing 290 are adjustable. As a result, the transmission component 270 can be adapted to different distances perpendicular to the extension direction 130 in an unstressed state of the component 160. The total height of mounting member 340 and housing 290 can be fixed via a counter. Of course, other embodiments of the adjustability of the overall height of mounting member 340 and housing 290 may be implemented in other embodiments. These include, for example, frictional connections, for example deadlocks. Likewise, a cohesive connection can be created, so for example, a bond or a weld. These connection techniques can also be used in addition or as an alternative to countering the thread 350. The assembly component 340 can in this case be connected to the component 160 or the rotor blade 100 in a different manner. Thus, as also shown in FIG. 2, the mounting component 340 may be connected, for example via an adhesive bond 360, to the rotor blade 100 in the region of the second point 220. Alternatively or additionally, the mounting component 340 may also be mechanically connected directly to the component 160 via a screw connection 370. A screw 370, as indicated in Fig. 2, but may be less interesting, especially in rotor blades 100 due to the problem described above.
Das Verbindungsbauteil 330, das das schwenkbare Bauteil 300 mit dem Träger 230 me- chanisch verbindet, ist hierbei derart ausgestaltet, dass das Verbindungsbauteil 330 nur lineare Bewegungen entlang des Trägers ausgleichbar macht. Anders ausgedrückt ist das Verbindungsbauteil 330 derart mit dem Träger 230 verbunden, dass nur lineare Bewegungen entlang des Trägers 230 ausgleichbar sind. Der Verbindungsteil 330 ist daher linear verschiebbar in dem Träger 230 geführt. The connecting component 330, which mechanically connects the pivotable component 300 to the carrier 230, is configured in such a way that the connecting component 330 only compensates for linear movements along the carrier. In other words, the connection component 330 is connected to the carrier 230 such that only linear movements along the carrier 230 can be compensated. The connecting part 330 is therefore guided linearly displaceable in the carrier 230.
Um ein Eindringen von Verunreinigungen in dem Bereich zwischen Träger 230 und Verbindungsteil 330 zu unterbinden, zumindest jedoch zu minimieren, ist zwischen dem Träger 230 und dem Verbindungsteil 330 ein Dichtelement 380 bzw. ein Abstreifer implementiert und vorgesehen, der bei einem Auftreten einer linearen Bewegung zwischen Verbin- dungsteil 330 und Träger 230 an dem Verbindungsteil 330 anhaftende Verunreinigungen, also beispielsweise feste oder flüssige Partikel, abstreift. Ein entsprechender Abstreifer oder ein entsprechendes Dichtelement 380 können so beispielsweise als Membran ausgeführt sein. In order to prevent, or at least minimize, contamination from impurities in the region between support 230 and connection part 330, a sealing element 380 or a wiper is implemented and provided between the support 230 and the connection part 330, which is provided in the event of a linear movement between connects Training part 330 and support 230 adhering to the connecting part 330 contaminants, so for example, solid or liquid particles, abstreift. A corresponding scraper or a corresponding sealing element 380 can thus be designed, for example, as a membrane.
Um ein Eindringen des Verbindungsteils 330 in den Träger 230 zu ermöglichen, ist der Träger 230 als Hohlprofil ausgestaltet. Das Verbindungsteil 330 ist hierbei, um Rotationen um die Erstreckungsrichtung des Trägers 230 herum zu ermöglichen, häufig rotationssymmetrisch, also beispielsweise rund, ausgestaltet. Entsprechend kann auch der Träger 230 zumindest in diesem Bereich rund bzw. rotationssymmetrisch ausgestaltet sein. Im Unterschied hierzu kann der Träger 230, wie bereits zuvor erwähnt wurde, beispielsweise im Bereich des Befestigungsbauteils 240 eckig oder polygonal ausgeführt sein. In order to allow penetration of the connecting part 330 into the carrier 230, the carrier 230 is designed as a hollow profile. In this case, in order to enable rotations about the extension direction of the carrier 230, the connecting part 330 is often rotationally symmetrical, that is to say round, for example. Correspondingly, the support 230 can also be configured to be round or rotationally symmetrical, at least in this area. In contrast to this, the support 230 can, as already mentioned above, be designed, for example, in the region of the fastening component 240 in an angular or polygonal manner.
Die Vorrichtung 200 umfasst ferner einen verformungssensitiven Sensor 390, der mit dem Träger 230 mechanisch verbunden ist und ausgebildet ist, um eine Verformung des Trägers 230 zu erfassen. Der Träger 230 ist hierbei so ausgebildet, dass dieser auf eine von dem Übertragungsbauteil ausgeübte Kraft mit einer entsprechenden Verformung reagiert. Zu diesem Zweck kann das Hohlprofil des Trägers 230 beispielsweise im Bereich des verformungssensitiven Sensors 390 eine geringere Materialstärke aufweisen, als dies an einem anderen Punkt oder in einem anderen Bereich des Trägers 230 der Fall ist. So kann die Materialstärke des Hohlprofils des Trägers 230 im Bereich des verformungssensitiven Sensors 390 sich von der Materialstärke an dem entsprechenden anderen Punkt oder Bereich um einen Materialstärkefaktor unterscheiden, der wenigstens 1,5, wenigstens 2, wenigstens 2,5 oder wenigstens 3 beträgt und angibt, um wie viel das entsprechende Material im Bereich des verformungssensitiven Sensors 390 des Trägers 230 dünner ist. The apparatus 200 further includes a strain sensitive sensor 390 mechanically coupled to the carrier 230 and configured to detect deformation of the carrier 230. The carrier 230 is in this case designed such that it reacts to a force exerted by the transmission member with a corresponding deformation. For this purpose, the hollow profile of the carrier 230, for example in the region of the deformation-sensitive sensor 390, may have a lower material thickness than is the case at another point or in another region of the carrier 230. Thus, the material thickness of the hollow profile of the carrier 230 in the region of the deformation-sensitive sensor 390 may differ from the material thickness at the corresponding other point or region by a material thickness factor which is at least 1.5, at least 2, at least 2.5 or at least 3 and indicates How much the corresponding material in the region of the deformation-sensitive sensor 390 of the carrier 230 is thinner.
So kann durch seine geometrische Ausgestaltung, die Materialwahl und andere Parameter der Träger 230 beispielsweise so ausgestaltet sein, dass auf eine Kraft entlang einer Richtung 400 hin der Träger 230 mit einer Verformung reagiert, die um einen vorbestimmten Faktor größer ist als eine entsprechenden Verformung des Übertragungsbauteils 270. Dieser vorbestimmte Faktor sollte wenigstens 1 betragen, kann jedoch insbesondere aufgrund der freien Ausgestaltung der betreffenden Komponenten deutlich größer sein. So kann bei anderen Ausführungsbeispielen der vorbestimmte Faktor auch Werte von mehr als 10, mehr als 100 oder mehr als 1000 aufweisen. Aufgrund der geometrischen Ausgestaltung des Trägers 230 und der Tatsache, dass der verformungssensitive Sensor 390 auf diesem aufgebracht ist, wird der Träger 230 auch als Sensor-Träger-Pro fil bezeichnet. Da das Übertragungsbauteil die Bewegung entlang der Richtungen 400 des Rotorblatts 100 überträgt, wird dieses auch als„Blatt-Bewegungs- Übertrager" bezeichnet. Thus, by virtue of its geometrical design, the choice of material and other parameters, the carrier 230 can be designed, for example, such that, responsive to a force along a direction 400, the carrier 230 reacts with a deformation that is greater by a predetermined factor than a corresponding deformation of the transmission component 270. This predetermined factor should be at least 1, but may be significantly greater, in particular due to the free design of the components in question. Thus, in other embodiments, the predetermined factor may also have values greater than 10, greater than 100, or greater than 1000. Due to the geometric configuration of the carrier 230 and the fact that the deformation-sensitive sensor 390 is applied to this, the carrier 230 is also referred to as a sensor-carrier Pro fil. Since the transfer member transmits the movement along the directions 400 of the rotor blade 100, it is also referred to as a "sheet movement transformer".
Die in Fig. 2 eingezeichneten Richtungen 400-1 und 400-2 entsprechen den Bewegungsrichtungen des zweiten Punkts 220 zu dem ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrich- tung 130 des Bauteils 160 bzw. des Rotorblatts 100 sowie der entsprechenden mit dieser Bewegung verbundenen Kraftrichtungen. Anders ausgedrückt stimmen die in Fig. 2 dargestellten Richtungen 400-1 und 400-2 mit den Blattverformungsrichtungen 190-1 und 190-2 überein. Die Richtung 400-1 beschreibt so wiederum die blattweise Verformung, während die Richtung 400-2 die kantenweise Richtung bezeichnet. The directions 400-1 and 400-2 drawn in FIG. 2 correspond to the directions of movement of the second point 220 to the first point perpendicular to the extension direction 130 of the component 160 or the rotor blade 100 and the corresponding force directions associated with this movement. In other words, the directions 400-1 and 400-2 shown in FIG. 2 coincide with the sheet deformation directions 190-1 and 190-2. The direction 400-1 thus again describes the sheet-by-sheet deformation, while the direction 400-2 designates the edge-wise direction.
Kommt es nun aufgrund eines äußeren Einflusses auf das Rotorblatt 100 oder einem anderen Grund zu einer Verformung des Hohlkörpers 160, sodass sich der zweite Punkt 220 zu dem ersten Punkt entlang einer der Richtungen 400 bewegt, wird über die durch das Gelenk 280 gebildete spielfreie Gelenk- Verbindung eine Kraft auf den Träger 230 ausgeübt, sodass dieser sich in der beschriebenen Art und Weise verformt. Diese Verformung kann über den oder die verformungssensitiven Sensor 390 detektiert werden. If a deformation of the hollow body 160 occurs due to an external influence on the rotor blade 100 or for another reason, so that the second point 220 moves to the first point along one of the directions 400, the backlash-free joint formed by the joint 280 is deflected. Connection exerted a force on the carrier 230 so that it deforms in the manner described. This deformation can be detected via the deformation-sensitive sensor or sensors 390.
Als entsprechende Biegespannungs-Sensoren können Dehnungsmessstreifen, piezoelektrische Sensoren oder auch optische Sensoren, etwa Faser-Bragg-Gitter verwendet werden. Bei den Dehnungsmessstreifen kommt es aufgrund der mechanischen Beanspruchung derselben zu einer Verlängerung und/oder einer Verjüngung von Widerstandsstreifen, die zu einer Erhöhung des entsprechenden elektrischen Widerstandswerts führen, der dann über eine entsprechende Auswertungsschaltung detektiert werden kann. Bei piezoelektrischen Sensoren kommt es aufgrund der mechanischen Beanspruchung zu der Ausbildung einer Spannung, die ebenfalls durch eine entsprechende Auswertungsschaltung detektierbar ist. Bei Faser-Bragg-Gittern ändert sich durch die Verformung des Trägers und damit durch die Verformung des verformungssensitiven Sensors 390 eine Gitterkonstante des entsprechenden Gitters, was durch eine (selektive) Frequenzverschiebung einer an dem Gitter gebrochenen bzw. reflektierten Strahlung detektierbar ist. Diese Messmethode basiert darauf, dass bei vorbestimmten Winkelverhältnissen ein breitbandiges Strahlungsspektrum in das Gitter eingestrahlt wird. Ebenso kann gegebenenfalls eine monochromatische Einstrahlung verwendet werden. Um ein Sensorsignal des verformungssensitiven Sensors 390 zu verstärken, kann der verformungssensitive Sensor zwei, an entlang einer Verformungsrichtung, also beispielsweise der Richtung 400-1, einander gegenüberliegenden Positionen an dem Träger 230 Sensorelemente umfassen. So umfasst das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200 zwei Sensorelemente 410-1 und 410-2, die zusammen den verformungssensitiven Sensor 390 bilden. Die beiden Sensorelemente 410 können hierbei auf Basis ihrer Ver- schaltung oder auf Basis einer Auswertung bzw. Verarbeitung ihrer individuellen Sensorsignale im Rahmen der nicht in Fig. 2 gezeigten Auswertungsschaltung miteinander derart kombiniert werden, dass insgesamt eine größere Signalamplitude zur Verfügung steht, sodass hierdurch gegebenenfalls eine genauere Erfassung der Verformung möglich ist. As corresponding bending stress sensors strain gauges, piezoelectric sensors or optical sensors, such as fiber Bragg gratings can be used. In the strain gauges due to the mechanical stress of the same to an extension and / or a taper of resistive strips, which lead to an increase in the corresponding electrical resistance, which can then be detected by a corresponding evaluation circuit. In the case of piezoelectric sensors, due to the mechanical stress, the formation of a voltage which can likewise be detected by a corresponding evaluation circuit occurs. In the case of fiber Bragg gratings, the deformation of the carrier and thus the deformation of the deformation-sensitive sensor 390 changes a lattice constant of the corresponding lattice, which can be detected by a (selective) frequency shift of a radiation which is refracted or reflected at the lattice. This measurement method is based on that at predetermined angular ratios, a broadband radiation spectrum is radiated into the grating. Likewise, if appropriate, a monochromatic irradiation can be used. In order to amplify a sensor signal of the deformation-sensitive sensor 390, the deformation-sensitive sensor may comprise two sensor elements located opposite one another along a deformation direction, that is, for example, the direction 400-1. Thus, the embodiment of a device 200 shown in FIG. 2 comprises two sensor elements 410-1 and 410-2, which together form the deformation-sensitive sensor 390. The two sensor elements 410 can be combined with one another on the basis of their interconnection or on the basis of an evaluation or processing of their individual sensor signals in the evaluation circuit not shown in FIG. 2 in such a way that overall a larger signal amplitude is available so that, if necessary a more accurate detection of the deformation is possible.
So kann eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner eine nicht in Fig. 2 gezeigte Auswertungsschaltung umfassen, die mit dem verformungssensitiven Sensor 390 gekoppelt und ausgebildet ist, um ein von diesem bereitgestelltes Sensorsignal zu empfangen und ein Auswertungssignal auf Basis des erfassten Sensorsignals bereitzustellen. Das Sensorsignal des verformungssensitiven Sensors 390 umfasst hierbei eine Information bezüglich der Verformung des Trägers, während das von der Auswertungsschaltung bereitgestellte Auswertungssignal eine Information bezüglich des Abstandswertes umfasst. Eine solche Auswertungsschaltung kann beispielsweise eine analoge und/oder eine digitale Komponente umfassen. So kann die Signalverarbeitung beispielsweise analog, genauso gut jedoch digital erfolgen. Weist beispielsweise der verformungssensitive Sensor 390 eine stark nichtlineare Kennlinie auf, kann es gegebenenfalls ratsam sein, diese in ein entsprechendes linearisiertes Ausgangssignal umzusetzen, bei dem es sich dann beispielsweise um das Auswertungssignal handeln kann. Eine solche Umsetzung kann beispielsweise auf Basis einer mathematischen Beziehung oder auf Basis einer Kennlinie oder eines Kennlinien- feldes erfolgen. Je nachdem welche Technik eingesetzt wird, kann die Auswertungsschaltung so einen Speicher aufweisen, der die notwendigen Parameter, Koeffizienten, Kennlinien oder Kennlinienfelder umfasst. Um bei einer Bewegung des Übertragungsbauteils 270 entlang einer der Richtungen 400, insbesondere entlang der Richtung 400-1, in die sich auch das Übertragungsbauteil mit seiner Gesamthöhe erstreckt, eine möglichst geringe Verformung des Übertragungsbauteils 270 selbst zu bewirken, kann es bei Ausführungsbeispielen ratsam sein, zumindest in ei- nem verformungsfreien Zustand das Übertragungsbauteil 270 und den Träger 230 derart anzuordnen, dass diese im Wesentlichen einen rechten Winkel miteinander einschließen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann selbstverständlich eine abweichende Geometrie verwendet werden. Wie bereits eingangs erwähnt wurde, kann mit Hilfe einer Vorrichtung 200 gegebenenfalls nicht nur eine Verformung des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteil 160 entlang der Richtung 400-1 erfasst werden, sondern gegebenenfalls auch entlang einer weiteren Verformungsrichtung oder Richtung, die mit der Richtung 400-1 einen endlichen Winkel einschließt, also von dieser verschieden ist. Zu diesem Zweck weist das in Fig. 2 dargestellte Ausfüh- rungsbeispiel einer Vorrichtung 200 einen weiteren verformungssensitiven Sensor 420 auf, der ebenfalls mit dem Träger 230 mechanisch verbunden ist. Der weitere verformungssensitive Sensor 420 ist hierbei derart ausgebildet und angeordnet, dass dieser eine Verformung entlang einer weiteren Verformungsrichtung, nämlich der Richtung 400-2 erfassen kann. Diese ist verschieden von der Verformungsrichtung, die der Richtung 400-1 ent- spricht, und auf die der verformungssensitive Sensor 390 anspricht. Der weitere verformungssensitive Sensor 420 ist so bezogen auf die Erstreckungsrichtung 130 des Bauteils 160 um einen Winkel versetzt an dem Träger 230 angeordnet. Thus, an apparatus 200 according to an embodiment may further include an evaluation circuit, not shown in FIG. 2, coupled to the strain sensitive sensor 390 and configured to receive a sensor signal provided thereby and to provide an evaluation signal based on the sensed sensor signal. The sensor signal of the deformation-sensitive sensor 390 in this case comprises information relating to the deformation of the carrier, while the evaluation signal provided by the evaluation circuit comprises information relating to the distance value. Such an evaluation circuit may comprise, for example, an analog and / or a digital component. Thus, the signal processing, for example, analog, as well as digitally done. For example, if the strain-sensitive sensor 390 has a highly non-linear characteristic, it may be advisable to convert it into a corresponding linearized output signal, which may then be the evaluation signal, for example. Such an implementation can for example be based on a mathematical relationship or on the basis of a characteristic curve or a characteristic field. Depending on which technique is used, the evaluation circuit can have such a memory, which includes the necessary parameters, coefficients, characteristics or characteristic fields. In order to effect the least possible deformation of the transmission component 270 during a movement of the transmission component 270 along one of the directions 400, in particular along the direction 400-1, in which the transmission component also extends with its overall height, it may be advisable in embodiments at least in a deformation-free state, the transmission member 270 and the carrier 230 to be arranged such that they enclose substantially a right angle with each other. Of course, in other embodiments, a different geometry may be used. As already mentioned at the beginning, not only a deformation of the rotor blade 100 or of the component 160 along the direction 400-1 may be detected with the aid of a device 200, but optionally also along a further direction of deformation or direction, which is aligned with the direction 400-4. 1 includes a finite angle, that is different from this. For this purpose, the exemplary embodiment of a device 200 illustrated in FIG. 2 has a further deformation-sensitive sensor 420, which is likewise mechanically connected to the carrier 230. The further deformation-sensitive sensor 420 is in this case designed and arranged such that it can detect a deformation along a further deformation direction, namely the direction 400-2. This is different from the direction of deformation corresponding to the direction 400-1 and to which the strain sensitive sensor 390 responds. The further deformation-sensitive sensor 420 is arranged offset relative to the extension direction 130 of the component 160 by an angle on the carrier 230.
Ähnlich dem verformungssensitiven Sensor 390 weist auch der weitere verformungssensi- tive Sensor 420 zwei an gegenüberliegenden Seiten des Trägers 230 angebrachte Sensorelemente 430 auf, von denen jedoch in Fig. 2 lediglich eines zu sehen ist. Der weitere verformungssensitive Sensor 420 kann hierbei auf Basis der gleichen Technologie wie der verformungssensitive Sensor 390 arbeiten. Selbstverständlich können aber auch unterschiedliche Messkonzepte eingesetzt werden, was beispielsweise dann ratsam sein kann, wenn aus Kostengründen und/oder Genauigkeitsgründen hinsichtlich der Erfassung der entsprechenden Abstandswerte entlang den unterschiedlichen Richtungen 400 unterschiedliche Anforderungsprofile an die Vorrichtung 200 gestellt werden. Fig. 2 zeigt so eine Vorrichtung 200, die als Biegespannungs-Sensoreinheit zur blattlasten Erfassung einsetzbar ist. Die Blatteinfederung wird bei dieser über das spielfreie Kugelgelenk 280 auf ein Biegeprofil, nämlich den auch als Sensorträgerprofil bezeichneten Träger 230 übertragen. An einem Fußpunkt des Biegeprofils (Träger 230) kann dann die Biege- Spannung beispielsweise in zwei Ebenen, beispielsweise parallel zu der Fläche des Rotorblatts 100 und parallel zu der Kante des Rotorblatts 100, gemessen werden. Die von dem oder den verformungssensitiven Sensoren 390, 420 generierte Biegespannung kann hierbei direkt als Steuergröße zur Nachführung der Windkraftanlage gegebenenfalls eingesetzt werden. Die Verwendung eines metallischen Trägers 230 ermöglicht den Einsatz von Deh- nungsmessstreifensensoren, die auf glasfaserverstärkten Kunststoffen häufig nur schwer zu realisieren sind. Die Vorrichtung 200, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ermöglicht aufgrund der Implementierung der beiden verformungssensitiven Sensoren 390, 420 eine parallele und/oder zeitgleiche Erfassung der kantenartigen (edgewise) und flächenartigen (flapwise) Blattverformungen bzw. Blattlasten. Similar to the deformation-sensitive sensor 390, the further deformation-sensitive sensor 420 also has two sensor elements 430 mounted on opposite sides of the carrier 230, of which only one can be seen in FIG. The further deformation-sensitive sensor 420 can in this case work on the basis of the same technology as the deformation-sensitive sensor 390. Of course, however, it is also possible to use different measuring concepts, which may be advisable if, for reasons of cost and / or accuracy, 400 different requirement profiles are provided to the device 200 with regard to the detection of the corresponding distance values along the different directions. FIG. 2 thus shows a device 200 which can be used as a bending stress sensor unit for blade-load detection. The blade springing is transmitted in this via the play ball joint 280 to a bending profile, namely the carrier 230 also referred to as a sensor carrier profile. At a base point of the bending profile (carrier 230), the bending stress can then be measured, for example, in two planes, for example parallel to the surface of the rotor blade 100 and parallel to the edge of the rotor blade 100. The bending stress generated by the deformation-sensitive sensor (s) 390, 420 can be used directly as a control variable for tracking the wind turbine. The use of a metallic carrier 230 allows the use of strain gauge sensors, which are often difficult to realize on glass fiber reinforced plastics. The device 200, as shown in FIG. 2, due to the implementation of the two deformation-sensitive sensors 390, 420, enables a parallel and / or simultaneous detection of the edged and flapwise blade deformations.
Ein Ausführungsbeispiel umfasst so auch ein Rotorblatt 100 einer Windkraftanlage mit einer Aufnahme zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage, das eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst. Das Rotorblatt 100 stellt hierbei das Bauteil 160 dar, wobei der erste und der zweite Punkt 210, 220 an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts 100 liegen. Der erste Punkt 210 ist hierbei näher als der zweite Punkt 220 an der Aufnahme zur Montage an dem Rotorblatt angeordnet. One exemplary embodiment thus also includes a rotor blade 100 of a wind power plant with a receptacle for mounting on a rotor of the wind power plant, which device comprises a device 200 according to one exemplary embodiment. The rotor blade 100 in this case represents the component 160, wherein the first and the second point 210, 220 lie on an inner surface or an outer surface of the rotor blade 100. The first point 210 is in this case arranged closer than the second point 220 on the receptacle for mounting on the rotor blade.
Neben einem Einsatz im Rahmen eines Rotorblatts einer Windkraftanlage können Ausführungsbeispiele jedoch auch bei anderen Bauteilen 160 eingesetzt werden. So kann eine Vorrichtung 100 beispielsweise auch zur Turmüberwachung einer Windkraftanlage herangezogen werden. Entsprechend umfasst ein Ausführungsbeispiel ebenso einen Turm einer Windkraftanlage mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei der Turm das Bauteil 160 darstellt. Grundsätzlich können jedoch auch bei völlig anderen Bauteile 160 entsprechende Vorrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet werden, auch wenn zuvor im Wesentlichen Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit Windkraftanlagen beschrieben wurden. So können grundsätzlich Ausführungsbeispiele auch im Rahmen von Gezeitenkraftwerken (z.B. bei Rotorblättern), Rohren, Flugzeugen, Schiffshöhlen und anderen Sys- temen verwendet werden. Gegebenenfalls kann es hierbei ratsam sein, die Vorrichtung 200 von einem an oder in dem entsprechenden Bauteil 160 angeordneten oder fließenden Medium zu isolieren, um eine unbeabsichtigte Beeinflussung der Vorrichtung 200 zu vermeiden. However, in addition to use in the context of a rotor blade of a wind power plant, embodiments can also be used with other components 160. For example, a device 100 can also be used for tower monitoring of a wind power plant. Accordingly, an embodiment also includes a tower of a wind turbine with a device according to an embodiment, wherein the tower represents the component 160. In principle, however, corresponding devices according to an exemplary embodiment can also be used for completely different components 160, even if previously substantially embodiments have been described in connection with wind power plants. In principle, exemplary embodiments can also be used in the context of tidal power plants (eg rotor blades), pipes, aircraft, ship caves and other systems. be used. Optionally, it may be advisable to isolate the device 200 from a medium arranged or flowing on or in the corresponding component 160, in order to avoid inadvertent influencing of the device 200.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts 210 von einem zweiten Punkt 220 umfasst so ein Bereitstellen eines Trägers 230, der mit dem ersten Punkt 210 mechanisch verbunden ist. Der erste Punkt 210 und der zweite Punkt 220 sind hierbei wiederum an einer Innenfläche oder einer Außenfläche eines Bauteils 160 angeordnet und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung 130 des Bauteils 160 um den Abstandswert voneinander beabstandet. Ein solches Verfahren umfasst ferner ein Ausüben einer Kraft auf den Träger 230 bei einer Bewegung des zweiten Punkts 220 gegenüber dem ersten Punkt 210 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130, sodass der Träger auf die ausgeübte Kraft hin mit einer Verformung reagiert. Das Verfahren umfasst fer- ner ein Erfassen der Verformung des Trägers 230, was beispielsweise über einen entsprechenden verformungssensitiven Sensor 390 bzw. 420 geschehen kann. An embodiment of a method for detecting a distance value of a first point 210 from a second point 220 thus comprises providing a carrier 230 mechanically connected to the first point 210. The first point 210 and the second point 220 are in turn arranged on an inner surface or an outer surface of a component 160 and perpendicular to an extension direction 130 of the component 160 spaced apart by the distance value. Such a method further includes applying a force to the carrier 230 upon movement of the second point 220 relative to the first point 210 perpendicular to the extension direction 130 such that the carrier responds to the applied force with deformation. The method further comprises detecting the deformation of the carrier 230, which can be done, for example, via a corresponding deformation-sensitive sensor 390 or 420.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfah- rens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blue-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, ei- nes EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, ein Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integ- rierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein. Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blue-Ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or a hard disk other magnetic or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable hardware component or cooperate such that the respective method is performed. A programmable hardware component may be provided by a processor, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a computer, a computer system, an application-specific integrated circuit (ASIC), an integrated circuit (IC), a system on chip (SOC) system, a programmable logic element or a field programmable gate array with a microprocessor (FPGA = Field Programmable Gate Array). The digital storage medium may therefore be machine or computer readable. Thus, some embodiments include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system or programmable hardware component such that one of the methods described herein is performed. One embodiment is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer readable medium) on which the program is recorded for performing any of the methods described herein.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten können bzw. können beispielsweise auch auf einem maschi- nenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen. In general, embodiments of the present invention may be implemented as a program, firmware, computer program, or computer program product having program code or data, the program code or data operative to perform one of the methods when the program resides on a processor or a computer programmable hardware component expires. The program code or the data can also be stored, for example, on a machine-readable carrier or data carrier. The program code or the data may be present, inter alia, as source code, machine code or bytecode as well as other intermediate code.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Se- quenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten reprä- sentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen. A further embodiment is further a data stream, a signal sequence or a sequence of signals which represents the program for carrying out one of the methods described herein. The data stream, the signal sequence or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet or another network. Exemplary embodiments are also data representing signaling sequences suitable for transmission over a network or data communication link, the data representing the program.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während sei- ner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schalt Vorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern. For example, a program according to one embodiment may implement one of the methods during its execution by, for example, reading out or writing into it one or more data, thereby optionally switching operations or other operations in transistor structures, amplifier structures, or other electrical, optical, magnetic or operating according to another operating principle components are caused. Accordingly, by reading a memory location, data, values, sensor values or other information can be detected, determined or measured by a program. A program can therefore acquire, determine or measure quantities, values, measured variables and other information by reading from one or more storage locations, as well as effect, initiate or execute an action by writing to one or more storage locations and control other devices, machines and components ,
So umfasst ein Ausführungsbeispiel auch ein Programm mit einem Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, wenn das Programm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Thus, an embodiment also includes a program having a program code for performing a method according to an embodiment, when the program runs on a programmable hardware component.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutz- umfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims, rather than by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes P atentanspr che device and method for detecting a distance value
1. Vorrichtung (200) zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts (210) von einem zweiten Punkt (220), wobei der erste Punkt (210) und der zweite Punkt (220) an einem Bauteil (160) angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (130) des Bauteils (160) um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, mit folgenden Merkmalen: einem Träger (230), der mit dem ersten Punkt (210) mechanisch fest verbunden ist; einem Übertragungsbauteil (270), das mit dem zweiten Punkt (220) mechanisch fest verbunden und mit dem Träger (230) derart mechanisch gekoppelt ist, dass das Übertragungsbauteil (270) bei einer Bewegung des zweiten Punkts (220) gegenüber dem ersten Punkt (210) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (130) eine Kraft auf den Träger (230) ausübt; und einem verformungssensitiven Sensor (390), der mit dem Träger (230) mechanisch verbunden ist, wobei der Träger (230) ausgebildet ist, um auf die von dem Übertragungsbauteil (270) ausgeübte Kraft mit einer Verformung zu reagieren; wobei der verformungssensitive Sensor (390) ausgebildet ist, um die Verformung des Trägers (230) zu erfassen; und wobei das Übertagungsbauteil (270) ein Verbindungsbauteil (330) umfasst, das mit dem Träger (230) mechanisch derart verbunden ist, dass nur lineare Bewegungen entlang der Trägers (230) ausgleichbar sind. A device (200) for detecting a distance value of a first point (210) from a second point (220), wherein the first point (210) and the second point (220) are arranged on a component (160) and perpendicular to one Extension direction (130) of the component (160) are spaced apart by the distance value, with the following features: a carrier (230) which is mechanically fixedly connected to the first point (210); a transmission member (270) mechanically fixed to the second point (220) and mechanically coupled to the support (230) such that the transmission member (270) moves against the first point (210) when the second point (220) moves ) exerts a force on the carrier (230) perpendicular to the extension direction (130); and a strain sensitive sensor (390) mechanically coupled to the carrier (230), the carrier (230) being configured to respond to the force applied by the transmission member (270) with a deformation; wherein the strain sensitive sensor (390) is configured to detect the deformation of the carrier (230); and wherein the transmission component (270) comprises a connection component (330) which is mechanically connected to the support (230) such that only linear movements along the support (230) can be compensated.
2. Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 1, die ferner eine Auswertungsschaltung umfasst, die mit dem verformungssensitiven Sensor (390) gekoppelt und ausgebildet ist, um ein von dem verformungssensitiven Sensor (390) bereitgestelltes Sensorsignal, das eine Information bezüglich der Verformung des Trägers (230) umfasst, zu empfangen und ein Auswertungssignal auf Basis des erfassten Sensorsignals bereitzustellen, das eine Information bezüglich des Abstandswertes umfasst. The apparatus (200) of claim 1, further comprising an evaluation circuit coupled to the strain sensitive sensor (390) and configured to receive a sensor signal provided by the strain sensitive sensor (390) that includes information regarding the deformation of the beam (390). 230), and to provide an evaluation signal based on the detected sensor signal including information regarding the distance value.
3. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Übertragungsbauteil (270) mit dem Träger (230) in einen verformungsfreien Zustand im Wesentlichen einen rechten Winkel einschließt. A device (200) as claimed in any one of the preceding claims, wherein the transfer member (270) includes substantially perpendicular to the support (230) in a non-deformed condition.
4. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Übertragungsbauteil (270) ein Gelenk (280) mit einem Gehäuse (290) und einem um wenigstens zwei Achsen schwenkbares Bauteil (300) aufweist. 4. Device (200) according to one of the preceding claims, wherein the transmission member (270) has a hinge (280) with a housing (290) and a pivotable about at least two axes component (300).
5. Vorrichtung (200) nach Anspruch 4, bei der das Gehäuse (290) eine selbstschmierende Gleitschale (310) umfasst. The apparatus (200) of claim 4, wherein the housing (290) comprises a self-lubricating slip bowl (310).
6. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem Träger (230) und dem Verbindungsbauteil (330) ein Dichtelement (380) oder ein Abstreifer angeordnet ist, der derart ausgebildet ist, um ein Eindringen von Verunreinigungen in den Träger (230) bzw. in das Verbindungsbauteil (330) zu unterbinden. 6. Device (200) according to one of the preceding claims, wherein between the carrier (230) and the connecting member (330), a sealing element (380) or a scraper is arranged, which is designed to prevent ingress of contaminants in the carrier (230) or in the connecting member (330) to prevent.
7. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der verformungssensitive Sensor (390) zwei, an entlang einer Verformungsrichtung (190, 400) gegenüberliegenden Positionen an dem Träger (230) Sensorelemente (410) umfasst. 7. Device (200) according to one of the preceding claims, in which the deformation-sensitive sensor (390) has two, along along a deformation direction (190, 400) opposite positions on the support (230) sensor elements (410).
8. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen weiteren verformungssensitive Sensor (390) umfasst, der mit dem Träger (230) mecha- nisch verbunden ist, wobei der weitere verformungssensitive Sensor (390) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass dieser eine Verformung entlang einer weiteren Verformungsrichtung (190, 400) erfassbar macht, die von einer Verformungsrichtung (190, 400), die der verformungssensitive Sensor (390) erfassbar macht, verschieden ist. 8. Device (200) according to one of the preceding claims, further comprising a further deformation-sensitive sensor (390), which is mechanically connected to the carrier (230). The further deformation-sensitive sensor (390) is designed and arranged in such a way that it makes detectable deformation along a further deformation direction (190, 400) which is determined by a deformation direction (190, 400) of the deformation-sensitive sensor (390 ) makes detectable, is different.
9. Rotorblatt (100) einer Windkraftanlage mit einer Aufnahme (120) zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage, mit folgenden Merkmalen: einer Vorrichtung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Rotorblatt (100) das Bauteil (160) ist, wobei der erste (210) und der zweite Punkt (220) an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts (100) liegen, und wobei der erste Punkt (210) näher als der zweiter Punkt (220) an der Aufnahme (120) zur Montage an dem Rotor angeordnet ist. A rotor blade (100) of a wind turbine having a receptacle (120) for mounting on a rotor of the wind turbine, comprising: a device (200) according to one of the preceding claims, wherein the rotor blade (100) is the component (160), wherein the first (210) and second points (220) lie against an inner surface or outer surface of the rotor blade (100), and wherein the first point (210) is closer than the second point (220) to the receptacle (120) for mounting is arranged on the rotor.
10. Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts (210) von einem zweiten Punkt (220), wobei der erste Punkt (210) und der zweite Punkt (220) an einem Bauteil (160) angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (130) des Bauteils (160) um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, umfassend: 10. A method for detecting a distance value of a first point from a second point, wherein the first point and the second point are arranged on a component and perpendicular to an extension direction ) of the component (160) are spaced apart by the distance value, comprising:
Bereitstellen eines Trägers (230), der mit dem ersten Punkt (210) mechanisch fest verbunden ist; Providing a carrier (230) mechanically fixed to the first point (210);
Ausüben einer Kraft auf den Träger (230) bei einer Bewegung des zweiten Punkts (220) gegenüber dem ersten Punkt (210) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (210) durch ein Übertragungsbauteil (270), sodass der Träger (230) auf die ausgeübte Kraft mit einer Verformung reagiert, wobei durch Verbindungsbauteil (330) des Übertragungsbauteils (270) nur lineare Bewegungen entlang des Trägers (230) ausgleichbar sind; und Applying a force to the carrier (230) upon movement of the second point (220) opposite the first point (210) perpendicular to the extension direction (210) by a transmission member (270) such that the carrier (230) is responsive to the applied force a deformation responds, wherein by connecting member (330) of the transmission member (270) only linear movements along the support (230) are compensated; and
Erfassen der Verformung des Trägers (230). Detecting the deformation of the carrier (230).
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