DE102008037386A1 - Windkraftanlagenholme mit gegliederten Scherstegen - Google Patents

Windkraftanlagenholme mit gegliederten Scherstegen Download PDF

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Nicolas K. Althoff
Eric M. Jacobsen
Jan W. Bakhuis
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    • Y10T29/49339—Hollow blade

Abstract

Ein Holm (32) für einen Windkraftanlagenrotorflügel (30) enthält mindestens einen Schersteg (40), der sich zwischen einer Druckseite und einer Saugseite (34, 36) des Rotorflügels (30) erstreckt; und eine Verbindung (42), die im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen Enden des Scherstegs (40) angeordnet ist, um den Schersteg (40) einzupassen. Die Verbindung (42) kann einen nachgiebigen und/oder erweiterbaren Abstandhalter (52) enthalten.

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • 1. Technisches Gebiet
  • Der im Vorliegenden allgemein beschriebene behandelte Gegenstand betrifft Strömungsflächen, die mit einem Hauptholm ausgebildete spezielle Rotorflügelkonstruktionen aufweisen, und insbesondere Windkraftanlagenrotorflügelholme mit gegliederten Scherstegen.
  • 2. Verwandte Technik
  • Eine Windkraftanlage ist eine Maschine zum Umwandeln der in Wind enthaltenen kinetischen Energie in mechanische Energie. Falls eine Anlage diese mechanische Energie unmittelbar nutzt, beispielsweise um Wasser zu pumpen oder Getreide zu mahlen, kann die Windkraftanlage als Windmühle bezeichnet werden. In ähnlicher Weise kann die Anlage, falls die mechanische Energie weiter in elektrische Energie umgewandelt wird, als Windkraftanlage bezeichnet werden.
  • Windkraftanlagen benutzen eine oder mehrere Strömungsflächen in Form eines "Rotorflügels", um einen Auftrieb zu erzeugen und strömender Luft Impuls zu entziehen, der anschließend auf einen Rotor übertragen wird. Jeder Rotorflügel ist gewöhnlich an seinem "Fuß"-Ende gesichert und "erstreckt sich" von dort aus radial "nach außen" bis zu einem freien "Spitzen"-Ende. Die vordere oder "Anströmkante" des Rotorflügels verbindet die als erste mit der Luft in Berührung kommenden vordersten Punkte des Rotorflügels. Die hintere oder "Abströmkante" des Rotorflügels befindet sich dort, wo ein durch die Anströmkante getrennter Luftstrom, nachdem er über die Saug- und Druckflächen des Rotorflügels geströmt ist, sich wieder vereinigt. Eine "Sehnenlinie" verbindet die Anströmkante und Abströmkante des Rotorflügels in Richtung des typischen Luftstroms über den Rotorflügel hinweg.
  • Windkraftanlagen werden gewöhnlich hinsichtlich der vertikalen oder horizontalen Achse eingeteilt, um die die Rotorflügel rotieren. Eine sogenannte Windkraftanlage mit horizontaler Achse ist schematisch in 1 veranschaulicht. Diese spezielle Konstruktion einer Windkraftanlage 2 weist ein Turmgerüst 4 auf, das einen Antriebsstrang 6 mit einem Rotor 8 trägt, der in einem als "Gondel" bezeichneten Schutzgehäuse eingehüllt ist Die Rotorflügel 10 sind außerhalb der Gondel an einem Ende des Rotors 8 angeordnet, um ein Getriebe 12 anzutreiben, das am entgegengesetzten Ende des Antriebsstrangs 6 im Innern der Gondel mit einem elektrischen Generator 14 verbunden ist.
  • Die für derartige Windkraftanlagen 2 verwendeten Rotorflügel 10 werden gewöhnlich hergestellt, indem unterschiedliche "Schalen" und/oder "Rippen"-Abschnitte an einem oder mehreren "Holm"-Elementen gesichert werden, die sich in Spannweitenrichtung entlang dem Inneren des Rotorflügels erstrecken, um den größten Teil des Gewichts des Rotorflügels und der auf diesen ausgeübten aerodynamischen Kräfte zu tragen. Holme sind gewöhnlich als I-förmige Träger konstruiert, die eine als "Schersteg" bezeichnete Verstrebung aufweisen, die sich zwischen zwei als "Kappen" oder "Holmkappen" bezeichneten Flanschen erstrecken, die an der Innenseite der Saug- und Druckflächen des Rotorflügels befestigt sind. Allerdings können auch andere Holmkonstruktionen verwendet werden, zu denen, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen "C-", "L"-, "T"-, "X"-, "K"- und/oder hohlquaderförmige Träger gehören. Der Schersteg kann auch ohne Kappen verwendet werden.
  • Beispielsweise ist eine sogenannte "Kastenholm"-Rotorflügelkonstruktion mit sich zwischen den Enden von zwei Holmkappen erstreckenden vorderen und hinteren Scherstegen in U.S. Department of Energy, National Renewable Energy Laboratory (nationales Laboratorium für erneuerbare Energie), Veröffentlichung Nr. NREL/SR-500-29492 (April 2001) veranschaulicht. Die gemeinsam erteilte und parallele US-Patentanmeldung S.Nr. 11/684 230, eingereicht am 9. März 2007 durch Alhoff et al., offenbart vielfältige sonstige Konstruktionen, beispielsweise Stegabschnitte, die mit Klebstoff an Rotorflügelschalenabschnitten befestigt sind und/oder mit diesen einstückig hergestellt sind. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Klebeverbindung zwischen Stegabschnitten angeordnet, die sich ausgehend von zwei einstückig hergestellten Schalen erstrecken. Andere Ausführungsbeispiele enthalten Holmkappen, die mit Schalenabschnitten und/oder Stegabschnitten haftend verbunden sind. Die Klebeverbindungen können auch auf einer Eingliederung in die Schalenabschnitte mittels Matrixinfusion basieren.
  • Allerdings stellte sich heraus, dass derartige herkömmliche Ansätze mit einer Reihe von Nachteilen behaftet sind. Beispielsweise müssen die Rotorflügelschalen und -holme von Windkraftanlagen häufig mit großen Abmessungstoleranzen hergestellt werden. Jene Toleranzen können sich akkumulieren, so dass an Stellen, wo die Teile miteinander verbunden und/oder sonstigen Teilen des Rotorflügels 10 angegliedert werden, breite Spalte entstehen. Wie aus dem schematischen Querschnitt des in 2 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügels 10 zu ersehen, führen Abmessungsabweichungen zwischen der Schale 20 und dem Holm 22 zu einer Steigerung der Menge von Klebverbindungsmaterial 24, die erforderlich ist, um die Spalte, die sich zwischen der Schale und dem Holm ergeben, und/oder die Spalte auszufüllen, die zwischen dem Schersteg 26 und/oder den Holmkappen 28 auftreten. Solche dicke Klebelinien können das Gewicht der Rotorflügel und die darauf ausgeübte Spannung erheblich steigern. Darüber hinaus befinden sich diese Klebelinien geringer Festigkeit und hohen Gewichts gerade dort, wo die auf den Rotorflügel ausgeübten Spannungen voraussichtlich am größten sind.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Diese und weitere Nachteile derartiger herkömmlicher Ansätze werden im Vorliegenden gemildert oder beseitigt, indem in vielfältigen Konstruktionen ein Holm für einen Windkraftanlagenrotorflügel geschaffen ist, zu dem wenigstens ein Schersteg, der sich zwischen einer Druckseite und einer Saugseite des Rotorflügels erstreckt; und eine Verbindung gehören, die im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen Enden des Scherstegs angeordnet ist, um den Schersteg einzupassen. Außerdem ist eine Windkraftanlage geschaffen, zu der gehören: ein Turmgerüst, das einen Rotor trägt, der mit einem Getriebe und einem Generator verbunden ist; und wenigstens ein hohler Rotorflügel, der sich radial von dem Rotor weg erstreckt, der wenigstens einen Schersteg aufweist, der sich zwischen einer Druckseite und einer Saugseite des Rotorflügels erstreckt; wobei der Schersteg einen Spalt aufweist, der wenigstens teilweise mit einem nachgiebigen Abstandhalter gefüllt ist, um den Schersteg einzupassen. Außerdem ist ein Verfahren zum Zusammenbau eines Windkraftanlagenrotorflügels geschaffen, mit den Schritten: Erzeugen einer ersten Schale mit einem sich von dieser weg erstreckenden ersten Scherstegsegment; Erzeugen einer zweiten Schale mit einem sich von dieser weg erstreckenden zweiten Scherstegsegment; und Verbinden des ersten Scherstegsegments mit dem zweiten Scherstegsegment.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Vielfältige Aspekte dieser Technologie werden nun anhand der folgenden Figuren ("Fig.") beschrieben, die nicht unbedingt maßstäblich gezeichnet sind, jedoch übereinstimmende Bezugszeichen benutzen, um gleichartige Teile über die unterschiedlichen Ansichten hinweg zu bezeichnen.
  • 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer herkömmlichen Windkraftanlage.
  • 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des herkömmlichen Windkraftanlagenrotorflügels in 1.
  • 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Windkraftanlagenrotorflügels für den Einsatz in der in 1 dargestellten Windkraftanlage.
  • 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel.
  • 5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel.
  • 6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel.
  • 7 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel.
  • 8 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel.
  • 9 zeigt eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer Verbindung für den Einsatz in Zusammenhang mit dem in 8 dargestellten Holm.
  • 10 zeigt eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer weiteren Verbindung für den Einsatz in Zusammenhang mit dem in 8 dargestellten Holm.
  • 11 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel.
  • 12 zeigt eine vergrößerte schematische Schnittansicht der in 11 dargestellten Verbindung.
  • 13 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel.
  • 14 zeigt eine vergrößerte schematische Schnittansicht der in 13 dargestellten Verbindung.
  • 15 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel.
  • 16 zeigt eine vergrößerte schematische Schnittansicht der in 15 dargestellten Verbindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Windkraftanlagenrotorflügels 30 für den Einsatz in der in 1 dargestellten Windkraftanlage oder in einer sonstigen Windkraftanlage. Obwohl der in 3 veranschaulichte Windkraftanlagenrotorflügel 30 hier auf einer hohlen Schale 20 basiert, die im Wesentlichen dieselbe Konstruktion wie in 2 aufweist, können auch andere Schalenkonstruktionen verwendet werden. Die Schale kann aus einem beliebigen herkömmlichen Material ausgebildet sein, z. B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff, glasfaserverstärktem Epoxidharz, faserverstärktem Kunststoff, faserverstärktem Polymer und/oder anderen Materialien, wobei die Fasern Glasfaserstoff, Kurzfaservliesmatte, gewebter Matte, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder andere Materialien beinhalten können. Für die Ausbildung der Schale können unterschiedliche Verfahren genutzt werden, beispielsweise eine Handlaminierung oder Sprühlaminierung verwendende Laminierung und Gießen.
  • In 3 wird die Schale 20 des Rotorflügels 30 durch einen Holm 32 getragen, der sich im Innern des Rotorflügels 30 zwischen der Druckseite 34 und der Saugseite 36 der Haut 20 erstreckt. Im Falle des in 3 veranschaulichten Beispiels basiert der Holm 32 auf einer I-Trägerkonstruktion mit an den Enden des Scherstegs 40 angeordneten Holmkappen 38. Allerdings können auch andere Holmkonstruktionen verwendet werden, z. B. die oben erörterten, beispielsweise Holme, die die Holmkappen 38 nicht aufweisen, bei denen der Schersteg 40 unmittelbar mit der Schale (und/oder anderen Komponenten des Rotorflügels 30) verbunden ist, Holme, die sich lediglich teilweise entlang der Spannweite des Rotorflügels 30 erstrecken, und Holme (und/oder sonstige Konstruktionskomponenten), die sich gegenüber der Spannweite des Rotorflügels 30 möglicherweise in andere als parallele Richtungen erstrecken. Obwohl der Holm 32 gewöhnlich mittels der gleichen Materialien und Verfahren ausgebildet ist, die zur Ausbildung der Schale dienen, können auch andere Materialien und/oder Verfahren verwendet werden, beispielsweise diejenigen, die in der gemeinsam erteilten und parallelen US-Patentanmeldung S.Nr. 11/684 230, eingereicht am 9. März 2007 durch Alhoff et al., offenbart sind.
  • Ob mit oder ohne Holmkappen 38 können die Enden des Holms 32 auf eine beliebige herkömmliche Weise, beispielsweise mittels einer Klebstoffverbindung und/oder einer lösbaren Verbindung, an der Druck- und Saugseite 34, 36 der Haut 20 befestigt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Rotorflügel 30 mit einem integral hergestellten Schersteg 40 ausgebildet sein, wie in der gemeinsam erteilten und parallelen US-Patentanmeldung S.Nr. 11/684 230, eingereicht am 9. März 2007 durch Alhoff et al., mit dem Titel "Integrated Shear Webs for Wind Turbine Blades" offenbart, auf die hier Bezug genommen ist.
  • Der Holm 32 weist eine Verbindung 42 auf, die in dem in den 3 bis 14 veranschaulichten Beispielen im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen den an der Haut 20 befestigten Enden des Scherstegs angeordnet ist. Da diese Position in dem Holm 32 gewöhnlich der geringsten Spannung ausgesetzt ist, kann eine verhältnismäßig schwache Verbindung 42 verwendet werden, was eine Vereinfachung bedeutet und eine Reduzierung des dem Rotorflügel 30 hinzugefügten Materials und Gewichts ermöglicht. Beispielsweise weist die in 3 veranschaulichte Stoßverbindung einen Spalt 44 auf, der ganz oder teilweise mit einem Klebverbindungsmaterial ausgefüllt sein kann. Da die Verbindung 42 aufgrund ihrer Position verhältnismäßig schwach sein darf, kann zum Ausfüllen des Spalts 44 eine verhältnismäßig schwaches Klebverbindungsmaterial eingesetzt werden und/oder es kann eine kleinere (und damit leichtere) Menge eines kräftigeren Materials genutzt werden.
  • Allerdings kann die Verbindung 42 auch an anderen Positionen längs des Holms 32 angeordnet sein. Beispielsweise ist die in 15 dargestellte Verbindung 42 zwischen dem Ende des Holms 32 und einer der Holmkappen 38 angeordnet. Für Positionen längs des Holms, die im normalen Betrieb vorwiegend Druckkräften ausgesetzt sind, kann zum Ausfüllen des Spalts ein Klebverbindungsmaterial mit verhältnismäßig schwacher Zugfestigkeit genutzt werden. In ähnlicher Weise kann für Positionen längs des Holms, die im normalen Betrieb vorwiegend Zugkräften ausgesetzt sind, zum Ausfüllen des Spalts ein Klebverbindungsmaterial mit verhältnismäßig schwacher Druckfestigkeit genutzt werden. Um zu verhindern, dass der Spalt sich nach dem Zusammenbau wieder öffnet, kann ein Klebverbindungsmaterial genutzt werden, und das Klebverbindungsmaterial kann mit Fasern verstärkt sein, um diesem zusätzliche Festigkeit zu verleihen und die Menge von Klebstoff höherer Dichte zu minimieren, der andernfalls zum Ausfüllen des Spalts 44 erforderlich wäre.
  • Der Spalt 44 ermöglicht es außerdem, den Schersteg 40 so zu bemessen, dass er den Abstand zwischen der Druckseite 34 und Saugseite 36 der Schale 20 genau überbrückt. Beispielsweise kann der Spalt 44 verlängert oder verkürzt werden, um Abmessungsabweichungen entlang der Spannweite des Holms 32 auszugleichen. Um die geeignete Länge des Holms 32 beizubehalten, können in diesem Falle unterschiedliche Mengen von Verbindungsmaterial, beispielsweise Klebverbindungsmaterials, verwendet werden, so dass der Spalt 44 lediglich dem Bedarf entsprechend ausgefüllt ist. Es können auch andere Konstruktionen für die Verbindung 42 verwendet werden, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, Biskuit-, Strang-, Schmet terlings-, Dübel-, Kappen-, Kappe-und-Steck-, Sockel-, Gehäuse-, Schwalbenschwanz-, Finger-, Kastenkammverschachtelung-, Überlappungs-, Querüberlappungs-, halbierte, Schwalbenschwanzüberlappungs-, Endüberlappungs-, Halbierungsverbindung-, Mittenüberlappungs-, Gehrungs-, Loch-und-Zapfen-, Taschenloch-, Falz- oder Hohlkehlungs-, Stumpfstoß- oder Falz-, Spleiß-, Nut-und-Feder-, Rahmen-und-Paneel-, Schiene-und-Fries-, Spleiß-, halbüberlappende Spleiß-, Tafelspleiß- und Konusüberlappungsspleißkonstruktionen. Beispielsweise veranschaulicht 4 eine Stumpfstoßverbindung mit gegenüberliegenden schräg zulaufenden Enden auf beiden Seiten des Spaltes 44. Die in 4 dargestellte Stumpfstoßverbindung 42 ermöglicht ein gegenseitiges Gleiten der schräg zulaufenden Flächen, wenn zwei Abschnitte des Holms 32 an gegenüberliegenden Seiten des Spaltes 44 nicht exakt miteinander fluchtend ausgerichtet sind.
  • 5 bis 8 veranschaulichen einige Beispiele sonstiger Konstruktionen der Verbindung 42, die eine gelegentlich als Presssitz bezeichnete optionale Presspassung vorsehen können, bei der die lösbare Verbindung zwischen zwei Teilen zumindest teilweise aufgrund von Reibung erzielt wird, während die Teile zusammengeschoben werden. Allerdings kann in derartigen Pressverbindungen auch Klebverbindungsmaterial, beispielsweise faserverstärktes Klebverbindungsmaterial, in dem Spalt 44 eingesetzt werden. Wenn derartige Pressverbindungen in Verbindung mit Klebverbindungsmaterial verwendet werden, können sie insbesondere von Nutzen sein, um gegenüberliegende Seiten des Holms 32 während des Aushärtens des Klebverbindungsmaterials zusammenzuhalten. 6 veranschaulicht eine speziellen Art einer Nut-und-Feder-Verbindung. 5 veranschaulicht eine abgeschrägte Nut-und-Feder-Verbindung mit einer Nase 46, die dazu dient, die Nut weiter zu öffnen. 7 veranschaulicht eine V-förmige Verbindung, während 8 eine U-förmige Verbindung darstellt.
  • 9 und 10 zeigen vergrößerte schematische Schnittansichten der Verbindung 42 für den in 8 dargestellten Holm 32, die mit einem faserverstärkten Klebverbindungsmaterial 48 gesichert ist. In dem in 9 und 10 gezeigten Beispielen ist das verstärkte Klebverbindungsmaterial 48 als ein faserverstärkter Kunststoff, und insbesondere als ein glasfaserverstärktes Kunstharz unter Verwendung einer oder mehreren Schichten von mit Kunstharz imprägniertem Kurzfaserflies und/oder gewebter Matte veranschaulicht. Allerdings können auch andere verstärkende und klebende Materialien verwendet werden. Die kunstharzimprägnierten Schichten des verstärkten Klebverbindungsmaterials 48 werden, bevor der Spalt 44 wenigstens teilweise geschlossen ist, über den konkaven Abschnitt der Verbindung 42 gelegt, um jedes Segment des Scherstegs 40 mit dem Material 48 in Berührung zu bringen. Auf diese Weise wird der Spalt 48 wenigstens teilweise mit dem verstärkten Klebverbindungsmaterial 48 gefüllt. Es kann auch ein optionales Verbindungsstück 50 vorgesehen sein, das dazu dient, das verstärkte Klebverbindungsmaterial 48 an dem Schersteg 40 und/oder in dem Spalt 44 während der Vervollständigung der Verbindung 42 zu sichern. Das Verbindungsstück 50 ermöglicht ferner zusätzlichen strukturellen Halt an der Verbindung 42 und verhindert, dass das faserverstärkte Klebverbindungsmaterial 48 während der Aushärtung aus dem Spalt 44 fällt.
  • 11 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Holms für den in 3 dargestellten Windkraftanlagenrotorflügel, während 12 eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer Verbindung 42 nach 11 zeigt. In diesen Figuren ist die Verbindung 42 mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Spalt 44 ausgebildet, der mit einem entsprechend rohrförmig ausgebildeten Abstandhalter 52 gefüllt ist. Der Abstandhalter 52 kann, wie in 12 veranschaulicht, mit Kleb stoff bedeckt sein, beispielsweise mit der einen oder mehreren Schichten aus verstärktem Klebverbindungsmaterial 48. Der Abstandhalter 52 kann auch aus einem nachgiebigen Material, z. B. weichem Schlauchmaterial, aufgerolltem Papier oder Schaumgummi, ausgebildet sein, das die Klebstoffbeschichtung in Kontakt mit den Anlageflächen des Scherstegs 40 bringt. Es können auch mehrere Abstandhalter 52 in demselben Spalt 44 eingesetzt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Abstandhalter 52, wie in den in 13 bis 16 gezeigten Beispielen veranschaulicht, erweiterbar sein. In 13 ist die Verbindung 42 mit einem Abstandhalter 52 versehen, der als ein im Allgemeinen der Form des Spaltes 44 entsprechender, aufblasbarer, schlauchförmiger Balg ausgebildet ist. Allerdings können außer Luft auch andere Füllstoffe verwendet werden. In diesem Beispiel ist der Abstandhalter 52 ebenfalls mit einem optionalen Klebstoff, beispielsweise mit der einen oder den mehreren Schichten aus verstärktem Klebverbindungsmaterial 48 bedeckt. Wenn der in 14 dargestellte Abstandhalter 52 aufgeblasen oder in sonstiger Weise erweitert wird, füllt er den Spalt 44 und drückt die Klebstoffbeschichtung gegen sämtliche Seiten des Scherstegs 40. Falls er daraufhin entleert wird, wird das vernetzte, faserverstärkte Klebverbindungsmaterial 48 die strukturelle Integrität des Scherstegs 40 aufrecht erhalten.
  • Der Blag kann mit einem verhältnismäßig geringen Druck aufgeblasen werden, um seine Elastizität während des Vorgangs des Zusammenbaus für den Rotorflügel 10 aufrecht zu erhalten. In einer Abwandlung kann der Blag mit verhältnismäßig hohem Druck aufgeblasen und/oder mit einem weniger kompressiblen Material gefüllt werden, um eine Gestalt höherer Steifigkeit zu erzielen, die insbesondere vorteilhaft ist, während jeder Klebstoff in dem zusammengebauten Rotorflügel 10 aushärtet. Wie in den 15 und 16 zu sehen, kann der Abstandhalter 52 nach 13 und 14 längs des Scherstegs 40 auch an anderen Positionen angeordnet sein, beispielsweise am Ende des Scherstegs in der Nähe einer der Holmkappen 38.
  • Obwohl vielfältige Techniken genutzt werden können, um einen Windkraftanlagenrotorflügel mittels der oben beschriebenen Technologie zu erzeugen, beginnt ein Montageverfahren mit dem Schritt, eine erste und zweite Schale 20 zu formen oder in sonstiger Weise zu erzeugen, die Segmente eines ersten und zweiten Scherstegs 40 aufweisen, die sich von den entsprechenden Schalen weg erstrecken. Die Segmente des ersten und zweiten Scherstegs 40 werden anschließend vereinigt, wobei die Verbindung im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen den Enden des Scherstegs 40 angeordnet sein kann. Beispielsweise kann der Schritt des Verbindens des Scherstegs 40 wenigstens ein teilweises Füllen des Spalts 44 zwischen den Segmenten der ersten und zweiten Verstrebung mit faserverstärktem Klebverbindungsmaterial und/oder mit dem Abstandhalter 52 beinhalten.
  • Die oben beschriebene Technologie bietet gegenüber herkömmlichen Ansätzen vielfältige Vorteile. Beispielsweise gleicht sie einen breiten Bereich von Abmessungsabweichungen mehrerer Komponenten des Rotorflügels 30 aus, indem sie solche Toleranzen an einer einzigen Stelle auf dem Holm 32 dort konzentriert, wo die Belastung der sich ergebenden Verbindung auf ein Minimum reduziert ist, z. B. auf halbem Weg zwischen den Enden des Scherstegs 40. Die Technologie trägt ferner dazu bei, die zum Ausfüllen des Spalts 44 erforderliche Menge von Klebstoff und/oder einem anderen Klebverbindungsmaterial auf ein Minimum zu reduzieren, indem der Austrieb minimiert wird und/oder ein Abstandhalter oder ein sonstiges Verstärkungsmaterial in dem Spalt 44 verwendet wird. Um den Spalt unter Einsatz einer geringeren Menge von Klebverbindungsmaterial besser auszufüllen, kann der Abstandhalter auch nachgiebig und/oder erweiterbar sein.
  • Zu beachten ist, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele und insbesondere sämtliche "bevorzugten" Ausführungsbeispiele lediglich Beispiele vielfältiger Durchführungen sind, die im Vorliegenden erläutert wurden, um ein klares Verständnis vielfältiger Aspekte dieser Technologie zu ermöglichen. Diese Ausführungsbeispiele können modifiziert werden, ohne im Wesentlichen von dem Schutzumfang abzuweichen, wie er ausschließlich durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
  • Ein Holm 32 für einen Windkraftanlagenrotorflügel 30 enthält mindestens einen Schersteg 40, der sich zwischen einer Druckseite und einer Saugseite 34, 36 des Rotorflügels 30 erstreckt; und eine Verbindung 42, die im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen Enden des Scherstegs 40 angeordnet ist, um den Schersteg 40 einzupassen. Die Verbindung 42 kann einen nachgiebigen und/oder erweiterbaren Abstandhalter 52 enthalten.
    • 2
    Windkraftanlage
    4
    Turmgerüst
    6
    Antriebsstrang
    8
    Rotor
    10
    Rotorflügel
    12
    Getriebe
    14
    Generator
    20
    Schale
    22
    Holm
    24
    Klebverbindungsmaterial
    26
    Schersteg
    28
    Holmkappen
    30
    Windkraftanlagenrotorflügel
    32
    Holm
    34
    Druckseite
    36
    Saugseite
    38
    Holmkappe
    40
    Schersteg
    42
    Verbindung
    44
    Spalt
    46
    Nase
    48
    verstärktes Klebverbindungsmaterial
    50
    Verbindungsstück
    52
    Abstandhalter

Claims (10)

  1. Holm (32) für einen Windkraftanlagenrotorflügel (30), mit: wenigstens einem Schersteg (40), der sich zwischen einer Druckseite und einer Saugseite (34, 36) des Rotorflügels erstreckt; und einer Verbindung (42), die im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen Enden des Scherstegs (40) angeordnet ist, um den Schersteg einzupassen.
  2. Holm (32) nach Anspruch 1, wobei die Verbindung (42) wenigstens teilweise mit einem Klebverbindungsmaterial (24) gefüllt ist.
  3. Holm (32) nach Anspruch 2, wobei das Klebverbindungsmaterial (24) auf Faserverstärkungsmaterial basiert.
  4. Holm (32) nach Anspruch 1 bis 3, wobei die Verbindung (42) ferner einen nachgiebigen Abstandhalter (52) aufweist, der in dem Schersteg (40) angeordnet ist.
  5. Holm (32) nach Anspruch 1 bis 3, wobei die Verbindung ferner (42) einen in dem Schersteg angeordneten erweiterbaren Abstandhalter (52, 13) aufweist.
  6. Holm (32) nach Anspruch 5, wobei der erweiterbare Abstandhalter (52, 13) wenigstens teilweise mit Faserverstärkungsmaterial umwickelt ist.
  7. Windkraftanlage (2), zu der gehören: ein Turmgerüst (4), das einen Rotor (8) trägt, der mit einem Getriebe (12) und einem Generator (14) verbunden ist; und wenigstens ein hohler Rotorflügel (30), der sich radial von dem Rotor (8) weg erstreckt, wobei wenigstens ein Schersteg (40) vorhanden ist, der sich zwischen einer Druckseite und einer Saugseite (34, 36) des Rotorflügels (30) erstreckt; wobei der Schersteg (40) einen Spalt (44) aufweist, der wenigstens teilweise mit einem nachgiebigen Abstandhalter (52) gefüllt ist, um den Schersteg einzupassen.
  8. Windkraftanlage nach Anspruch 7, wobei der nachgiebige Abstandhalter (52) außerdem erweiterbar ist.
  9. Verfahren zum Zusammenbauen eines Windkraftanlagenrotorflügels (30), mit den folgenden Schritten: Erzeugen einer ersten Schale mit einem sich von dieser weg erstreckenden ersten Scherstegsegment (40); Erzeugen einer zweiten Schale mit einem sich von dieser weg erstreckenden zweiten Scherstegsegment (40); und Verbinden des ersten Scherstegsegments mit dem zweiten Scherstegsegment.
  10. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Verbindens ferner den Schritt des Erweiterns eines Abstandhalter (52) beinhaltet, um den Spalt (44) zumindest teilweise zu füllen.
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