DE102008046573B3

DE102008046573B3 - Formwerkzeug für Rotorblätter einer Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102008046573B3
Application number: DE200810046573
Authority: DE
Inventors: Sönke Siegfriedsen; Jörg Bäcker
Original assignee: Aerodyn Engineering GmbH
Current assignee: Aerodyn Engineering GmbH
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: WO2010028613A1

Abstract

Formwerkzeuganordnung (10) für die Herstellung von Rotorblättern einer Windkraftanlage, mit einem mit seiner Öffnung nach oben weisenden ersten Formteil (20a), und einem in einer ersten Position vom ersten Formteil (20a) beabstandet angeordneten, mit seiner Öffnung nach oben weisenden zweiten Formteil (20b), dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formteil (20b) mit einem ersten Gelenk (50) an einem Träger (30) angelenkt ist, das ein Kippen des zweiten Formteils (20b) hinzu dem ersten Formteil (20a) erlaubt, und der Träger (30) durch ein dem ersten Formteil (20a) benachbart angeordnetes, ein Aufrichten des Trägers (30) ermöglichendes zweites Gelenk (40) zum Verbringen des zweiten Formteils (20b) in eine zweite, mit seiner Öffnung nach unten weisenden Position, in der das zweite Formteil (20b) über dem ersten Formteil (20a) angeordnet ist, eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Formwerkzeuganordnung für die Herstellung von Rotorblättern einer Windkraftanlage, mit einem mit seiner Öffnung nach oben weisenden ersten Formteil, und einem in einer ersten Position vom ersten Formteil beabstandet angeordneten, mit seiner Öffnung nach oben weisenden zweiten Formteil.
Üblicherweise werden Rotorblätter von Windkraftanlagen aus GfK-Verbundwerkstoffen in Halbschalen-Sandwichbauweise hergestellt. Zunächst werden dafür in zwei, in einer Ebene angeordneten Formteilen Halbschalen aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet, die anschließend zu einem im Wesentlichen geschlossenen Rotorblattprofil durch Übereinanderle gen zusammengefügt und an ihren Stoßkanten zu einem Rotorblatt miteinander verklebt werden.
Beachtet man die enorme Länge der Rotorblätter heutiger Windkraftanlagen von bis zu über 60 m, wie auch das Gewicht eines Rotorblatts von mehr als 8 t, liegt die besondere technische Herausforderung bei diesem Herstellungsprozess im exakten und torsionsfreien Übereinanderlegen der beiden Formteile bzw. der darin enthaltenen Halbschalen.
Um diesen Vorgang überhaupt bewerkstelligen zu können, bedarf es besonderer Werkzeuge, die die Formteile anzuheben, zu kippen und präzise zu einem im Wesentlichen geschlossenen Rotorblattprofil zusammenzusetzen in der Lage sind. Beispielsweise ist aus der DE 0 25 20 718 A1 eine derartige als Gieß-/Formungs-/Bedienungsvorrichtung bezeichnete Vorrichtung bekannt.
Diese bekannte Gieß- bzw. Formungs-Bedienungsvorrichtung, die eine erste Formtrageinrichtung aufweist, an der ein erstes Formteil zu befestigen ist, und die eine zweite Formtrageinrichtung aufweist, an der ein zweites Formteil zu befestigen ist, verfügt über Antriebseinrichtungen, die während des Vorrichtungsgebrauchs derart betrieben sind, dass weitgehend geradlinige Relativbewegungen zwischen den beiden Formtrageinrichtungen zum Zwecke des Schließens bzw. Öffnens der Form auftreten. Dabei sind die beiden Formtrageinrichtungen derart angeordnet, dass sie eine Schwenkbewegung um eine weitgehend horizontale Schwenkachse auszuführen vermögen, die quer zur Richtung der weitgehend geradlinigen Relativbewegungen verläuft. Zudem ist die eine Formtrageinrichtung derart angeordnet, dass sie um die genannte Schwenkachse eine Schwenkbewegung unabhängig von der anderen Formtrageinrichtung der beiden Formtrageinrichtungen auszuführen vermag.
Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch, dass der Gelenkmechanismus sehr viel Platz und insbesondere eine große Höhe in Anspruch nimmt. Werden beispielsweise Arbeiten an den Formteilen entlang deren Längsachsen vorgenommen, schränkt der Gelenkmechanismus den Arbeitsbereich zwischen den Formteilen derart ein, dass der Gelenkmechanismus entweder umgangen oder man sich über diesen mittels geeigneter Hilfsmittel (z. B. Leitern) hinweg bewegen muss.
Darüber hinaus besteht auch das Problem, dass sichergestellt sein muss, dass das Schwenken des mit dem Gelenkmechanismus verbundenen Formteils entlang der Längsachse des Form- teils torsionsfrei erfolgt. Dieses erfordert jedoch das Bereitstellen mehrerer solcher bekannter Gelenkmechanismen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine andere einfachere Formwerkzeuganordnung zu schaffen, die einen ungehinderten Zugang zu beiden Formteilen, insbesondere zwischen den mit ihren Längsachsen parallel ausgerichteten Formteilen ermöglicht, wobei die beiden Formteile auch präzise und torsionsfrei zusammengesetzt werden können sollen.
Diese Aufgabe wird durch die Formwerkzeuganordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen wieder.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, das eine Formteil – statt wie im Stand der Technik bekannt in einem Vorgang um im Wesentlichen 180° zu schwenken – in einem ersten Schritt an einem Träger befestigt um zunächst etwa 90° zu kippen und darauf in einem zweiten Schritt den Träger um etwa 90° zu schwenken, sodass das erste und das zweite Formteil entweder direkt oder nach Annäherung der beiden Formteile zueinander übereinander zu liegen kommen und somit ein im Wesentlichen geschlossenes Rotorblattprofil bilden. Dadurch wird ein exaktes Zusammenfügen der Formteile erleichtert und die Gefahr von Torsionen erheblich reduziert.
Die Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen eines das Grundprinzip der Erfindung darstellenden, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführten Bewegungsabläufe zum Bilden eines im Wesentlichen geschlossenen Rotorblattprofils;
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs vor Ausführung des Klappvorgangs;
3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs nach Beendigung der I. Ablaufphase;
4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs nach Beendigung der II. Ablaufphase und
5 die geschlossene Form nach Absenken des zweiten Formteils auf das erste Formteil.
1 zeigt den Arbeitsablauf zur Herstellung von Rotorblättern einer Windkraftanlage mit der erfindungsgemäßen Formwerkzeuganordnung nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Die Formwerkzeuganordnung 10 weist ein erstes Formteil 20a und ein von diesem beabstandetes zweites Formteil 20b auf. Die Längsachsen der Formteile 20a, 20b sind bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet, wobei ein Bereich zwischen den beiden Formteilen verbleibt, der begehbar ist und in dem insbesondere keine Vorrichtung sichtbar angeordnet ist, die zum Verschwenken eines der beiden Formteile 20a, 20b benötigt wird.
Diese Anordnung besitzt den Vorteil, dass die beiden Formteile 20a, 20b entlang ihrer parallel ausgerichteten Längsachsen von beiden Seiten frei zugänglich sind, wobei der Bereich zwischen den Formteilen 20a, 20b auch durch Maschinen befahrbar ist.
Bevorzugt ist auch vorgesehen, dass die beiden Formteile 20a, 20b zunächst in einer Ebene angeordnet sind, wobei die Öffnung des ersten Formteils 20a nach Oben weist und die Öffnung des zweiten Formteils 20b in einer ersten Position ebenfalls nach oben weist. Hierdurch ist die parallele oder konsekutive Bearbeitung der beiden Formteile 20a, 20b in einer Ebene möglich, ohne weitere Maschinen oder Arbeitsbereiche vorsehen zu müssen. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Formteile an unterschiedlichen Orten vorzubereiten und in einem folgenden Schritt in die (mit durchgehenden Linien dargestellte) Ausgangsposition zu bringen.
Das zweite Formteil 20b liegt in dieser Ausgangsposition einem Träger 30 wenigstens teilweise auf, wobei der Träger 30 mit der (nicht weiter bezeichneten) Ebene, in der das erste und das zweite Formteil 20a, 20b angeordnet sind, bevorzugt fluchtend ausgebildet ist. Dabei ist das zweite Formteil mit dem Träger 30 gelenkartig verbunden, wie dieses durch das erste Gelenk 50 angedeutet ist. Das erste Gelenk 50 ermöglicht das Kippen des zweiten Formteils 20b hinzu dem ersten Formteil 20a, sodass die Öffnung des zweiten Formteils 20b nach Ablauf einer ersten Phase I. in Richtung des ersten Formteils 20a zeigt (gestrichelte Linien).
In einer zweiten Phase II. wird nun der Träger 30, der besonders bevorzugt auch als Bühne ausgebildet sein kann, um ein dem ersten Formteil 20a benachbart angeordnetes zweites Gelenk 40 in eine bevorzugt im Wesentlichen vertikale Stellung gebracht, in der sich das zweite Formteil 20b in einer zweiten Position befindet. In dieser zweiten Position ist das zweite Formteil 20b bevorzugt fluchtend, d. h. deckungsgleich, über dem ersten Formteil 20a angeordnet, wobei die Öffnung des zweiten Formteils 20b nach unten weist (gepunktete Linien).
Die Formwerkzeuganordnung 10 ist bevorzugt derart eingerichtet, dass die Gelenke 40, 50 – wie in de Figuren gezeigt – je einen Öffnungswinkel von 90° haben. Die Öffnungswinkel der Gelenke können jedoch auch voneinander verschieden sein und von dem zuvor angegebenen Winkel von 90° abweichen.
Bevorzugt werden die beiden Formteile 20a, 20b durch das Aufrichten des Trägers 30 in eine Position gebracht, in der die beiden Formteile 20a, 20b ein im Wesentlichen geschlossenes Rotorblattprofil bilden. Es kann aber auch alternativ vorgesehen sein, dass die beiden Formteile einander durch Mittel angenähert werden müssen, damit ein derartiges Profil gebildet wird. Zum einen kann ein derartiges Mittel eine Hebebühne sein, die das erste Formteil 20a anhebt und dem darüber beabstandet angeordneten Formteil 20b zuführt. Zum anderen kann ein derartiges Mittel aber auch eine Einrichtung, beispielsweise eine weitere Hebebühne sein, auf der der Träger 30 angeordnet ist und mit der die vertikale Position des Trägers 30 verändert werden und dadurch das zweite Formteil 20b auf das erste Formteil 20a abgesenkt werden kann. Bevorzugt ist der Träger 30 jedoch als Teleskoparm ausgebildet, sodass eine relati ve Positionsänderung des zweiten Formteils 20b durch Längenveränderung des Teleskoparms bewirkt werden kann. In einer Ausgestaltung der Erfindung können die genannten Mittel auch nebeneinander bestehend vorgesehen sein.
Alternativ mag auch eine zusätzliche Vorrichtung vorgesehen sein, auf die das zweite Formteil abgelegt und mithilfe dessen abgesenkt wird, wie dieses beispielsweise aus der EP 1 562 733 B1 bekannt ist.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Formwerkzeuganordnung 10 derart ausgebildet, dass die Oberfläche des bevorzugt als Bühne ausgebildeten Trägers 30 bei vertikaler Ausrichtung des Trägers 30 der dem Träger 30 zugewandten Seitenwandung des ersten Formteils 20a anliegt, wobei das erste Formteil 20a an seiner dem Träger 30 zugewandten Seitenwandung besonders bevorzugt mit dem Träger 30 zusammenwirkende Befestigungsmittel zur Arretierung des Trägers 30 in vertikaler Ausrichtung aufweist. Durch diese Arretierung wird eine besonders gute Stabilität der Anordnung und eine hohe Arbeitssicherheit nach Ablauf der zweiten Phase II. erreicht.
Desweiteren weist das erste Formteil 20a mit dem zweiten Formteil 20b zusammenwirkende Führungselemente auf, damit das erste Formteil 20a und das zweite Formteil 20b passgenau zusammengefügt werden können. Dieses kann beispielsweise durch an einem Formteil angeordnete Stifte bewerkstelligt werden, die in am anderen Formteil an entsprechender Position angeordnete Bohrungen eingeführt werden.
Schließlich kann – wie oben bereits angedeutet – vorgesehen sein, dass das zweite Formteil 20b mit dem Träger 30 lösbar verbunden ist, sodass das zweite Formteil 20b austauschbar ist und verschiedene Formteile verwendet werden können, ohne dass ein komplizierter Austausch notwendig wäre (das erste Formteil 20a ist nicht mit der Vorrichtung verbunden).
Zur Durchführung der oben beschriebenen Arbeitsabläufe, d. h. dem Kippen des zweiten Formteils 20b und dem Aufrichten des Trägers 30, kann der Fachmann auf die ihm zur Verfügung stehenden Mittel zurückgreifen. So kann beispielsweise ein Seilwindensystem vorge sehen sein. Bevorzugt ist jedoch ein unterhalb des Trägers 30 angeordnetes Hydrauliksystem vorgesehen, mit dem sowohl das zweite Formteil 20b gekippt, wie auch der Träger 30 aufgerichtet werden kann.
Die 2 bis 4 zeigen den Gesamtarbeitsablauf zur Herstellung von Rotorblättern einer Windkraftanlage noch einmal in einzelnen Phasen, wobei 5 die geschlossene Rotorblattform zeigt, nachdem das zweite Formteil 20b durch den bevorzugt in seiner Länge veränderbaren als Teleskoparm ausgebildeten Träger 30 auf das erste Formteil 20a abgesetzt worden ist.
In 2 ist die Anordnung der Formteile 20a, 20b in der Ausgangsposition zu erkennen. 3 stellt die erfindungsgemäße Formwerkzeuganordnung nach Kippen des zweiten Formteils 20b dar. 3 zeigt schließlich die übereinander angeordneten Formteile 20a, 20b.

Claims

Formwerkzeuganordnung (10) für die Herstellung von Rotorblättern einer Windkraftanlage, mit – einem mit seiner Öffnung nach oben weisenden ersten Formteil (20a), und – einem in einer ersten Position vom ersten Formteil (20a) beabstandet angeordneten, mit seiner Öffnung nach oben weisenden zweiten Formteil (20b), dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formteil (20b) mit einem ersten Gelenk (50) an einem Träger (30) angelenkt ist, das ein Kippen des zweiten Formteils (20b) hin zu dem ersten Formteil (20a) erlaubt, und der Träger (30) durch ein dem ersten Formteil (20a) benachbart angeordnetes, ein Aufrichten des Trägers (30) ermöglichendes zweites Gelenk (40) zum Verbringen des zweiten Formteils (20b) in eine zweite, mit seiner Öffnung nach unten weisenden Position, in der das zweite Formteil (20b) über dem ersten Formteil (20a) angeordnet ist, eingerichtet ist.
Formwerkzeuganordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (40, 50) einen Öffnungswinkel von im Wesentlichen je 90° haben.
Formwerkzeuganordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Formteil (20a, 20b) in der ersten Position in einer Ebene angeordnet sind.
Formwerkzeuganordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Annähern und Zusammenfügen des übereinander angeordneten ersten und zweiten Formteils (20a, 20b).
Formwerkzeuganordnung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Zusammenfügen des ersten und zweite Formteils (20a, 20b) Hydraulikzylinder zum Anheben des ersten Formteils (20a) sind.
Formwerkzeuganordnung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Zusammenfügen des ersten und zweiten Formteils (20a, 20b) eine die vertikale Position des Trägers (30) verändernde Einrichtung ist.
Formwerkzeuganordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (30) als Teleskoparm ausgebildet ist.
Formwerkzeuganordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (30) bei vertikaler Ausrichtung des Trägers (30) der dem Träger (30) zugewandten Seitenwandung des ersten Formteils (20a) anliegt.
Formwerkzeuganordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Formteil (20a) an seiner dem Träger (30) zugewandten Seitenwandung mit dem Träger (30) zusammenwirkende Befestigungsmittel zur Arretierung des Trägers (30) in vertikaler Ausrichtung aufweist.
Formwerkzeuganordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Formteil (20a) mit dem zweiten Formteil (20b) zusammenwirkende Führungselemente zum passgenauen Zusammenfügen des ersten und zweiten Formteils (20a, 20b) aufweist.
Formwerkzeuganordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formteil (20b) mit dem Träger (30) lösbar verbunden ist.