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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Blindverklebung zwischen einem ersten Bauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts und einem zweiten Bauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts, bei dem Klebstoff auf eine erste Klebefläche des ersten Bauteils aufgetragen wird und die beiden Bauteile anschließend in einer Endposition angeordnet werden, in der der aufgetragene Klebstoff eine zweite Klebefläche des zweiten Bauteils berührt und aushärtet. Mit einem derartigen Verfahren wird beispielsweise die zweite Halbschale eines in Schalenbauweise hergestellten Windenergieanlagenrotorblatts mit den in der ersten Halbschale angeordneten Stegen oder sonstigen Tragstrukturen verbunden.
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Wegen der großen Abmessungen derartiger Bauteile und der hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit des Windenergieanlagenrotorblatts sowie die Festigkeit der Verklebung sind solche Verklebungen schwierig auszuführen. Dies gilt insbesondere in Anbetracht der Fertigungstoleranzen der zusammenzufügenden Bauteile. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich, wenn es sich um eine Blindverklebung handelt, d. h. wenn die Klebestelle in der Endposition der beiden Bauteile nicht oder nur teilweise sichtbar und/oder nicht oder nur schwer zugänglich ist. In diesen Fällen ist eine sofortige Kontrolle der Klebestelle nicht möglich. Insbesondere kann ein zu sparsamer oder zu großzügiger Klebstoffauftrag nicht mehr korrigiert werden. Dies kann aufwendige Nachbesserungen notwendig machen. Im schlimmsten Fall müssen die beiden Bauteile wegen einer fehlerhaften Verklebung verworfen werden.
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In dieser Situation schlägt die Druckschrift
EP 1 497 555 B1 vor, einen zwischen den beiden Halbschalen eines Windenergieanlagenrotorblatts angeordneten Träger mit einem Kastenprofil in Längsrichtung zu teilen und die beiden Teile durch Schrauben oder unter Verwendung von Abstandshaltern zu verbinden, so dass die Höhe des Trägers der lichten Höhe zwischen den beiden Halbschalen angepasst werden kann. Dadurch sollen Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können. Das Verfahren ist jedoch aufwendig und die Zweiteilung des Trägers kann dessen Festigkeit beeinträchtigen.
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Aus der Druckschrift
WO 2010/129492 A2 ist bekannt geworden, beim Verkleben von zwei Rotorblatthalbschalen den Klebstoff automatisiert auf die Halbschalenränder aufzutragen und die beiden Halbschalen mit einer Klappeinrichtung zusammenzusetzen. Der automatisierte Klebstoffauftrag soll den manuellen Arbeitsaufwand verringern.
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Aus der Druckschrift
WO 2007/048408 A1 ist bekannt geworden, zwischen den Klebeflächen zweier Bauteile ein poröses Material, insbesondere ein Fasermaterial, anzuordnen, das überschüssigen Klebstoff beim Zusammenfügen der beiden Bauteile aufnimmt. Dadurch soll verhindert werden, dass der überschüssige Klebstoff beim Zusammenfügen der Bauteile heruntertropft oder nach dem Aushärten abbricht.
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Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Blindverklebung zwischen einem ersten Bauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts und einem zweiten Bauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts zur Verfügung zu stellen, das einen bedarfsgerechten Klebstoffauftrag auch bei Fertigungstoleranzen der Bauteile vereinfacht. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das Verfahren dient zum Herstellen einer Blindverklebung zwischen einem ersten Bauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts und einem zweiten Bauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts. Bei dem Verfahren wird Klebstoff auf eine erste Klebefläche des ersten Bauteils aufgetragen und die beiden Bauteile werden anschließend in einer Endposition angeordnet, in der der aufgetragene Klebstoff eine zweite Klebefläche des zweiten Bauteils berührt und aushärtet. Das Verfahren weist die folgenden weiteren Schritte auf:
- • Anbringen einer Schablone an dem ersten Bauteil,
- • Anordnen der beiden Bauteile in einer vorgegebenen Position relativ zueinander,
- • Verschieben der Schablone relativ zu dem ersten Bauteil, so dass ein Rand der Schablone an dem zweiten Bauteil anliegt, wenn sich die beiden Bauteile in der vorgegebenen Position befinden, und
- • Ausbilden einer Klebstoffschicht auf der ersten Klebefläche vor dem Anordnen der beiden Bauteile in der Endposition, wobei die Höhe der Klebstoffschicht relativ zu dem Rand der Schablone vorgegeben wird.
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Das erste Bauteil kann zum Beispiel eine im Inneren des fertigen Windenergieanlagenrotorblatts angeordnete Tragstruktur sein, beispielsweise ein Holm oder Steg, der sich in Längsrichtung des Windenergieanlagenrotorblatts erstreckt und die Innenseiten zweier Rotorblatthalbschalen miteinander verbindet. Die Rotorblatthalbschalen können im Verbindungsbereich zu dem Steg jeweils einen Hauptgurt aufweisen, der sich ebenfalls in Längsrichtung des Windenergieanlagenrotorblatts erstreckt und gemeinsam mit einem oder mehreren im Inneren des Windenergieanlagenrotorblatts angeordneten Stegen eine Tragstruktur des Windenergieanlagenrotorblatts bildet. Insbesondere kann das erste Bauteil ein Steg sein mit einem plattenförmigen, in Richtung einer Profilhöhe ausgerichteten Abschnitt und einem sich daran anschließenden Befestigungsflansch zur Verbindung mit dem zweiten Bauteil. Die erste Klebefläche kann an dem Befestigungsflansch ausgebildet sein. Der Befestigungsflansch kann sich von dem plattenförmigen Abschnitt des Stegs ausgehend in eine Richtung erstrecken, zum Beispiel ungefähr im rechten Winkel zu dem plattenförmigen Abschnitt, beispielsweise bei einem im Querschnitt C-förmigen Steg, oder in zwei entgegengesetzte Richtungen, beispielsweise bei einem im Querschnitt T- oder doppel-T-förmigen Steg.
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Das zweite Bauteil des Windenergieanlagenrotorblatts kann beispielsweise eine Rotorblatthalbschale sein. Die Rotorblatthalbschale kann aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen und in einer Form hergestellt worden sein, beispielsweise in einem Vakuuminfusionsverfahren. Das zweite Bauteil weist eine zweite Klebefläche auf insbesondere an einer Innenseite des zweiten Bauteils, die nach dem Zusammenfügen mit dem ersten Bauteil und/oder gegebenenfalls weiteren Bauteilen des Windenergieanlagenrotorblatts nicht mehr oder nur noch eingeschränkt sichtbar und/oder zugänglich ist. Die erste Klebefläche und/oder die zweite Klebefläche können sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des jeweiligen Bauteils erstrecken und eine Breite quer zur Längsrichtung im Bereich von beispielsweise 5 mm bis 200 mm aufweisen.
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Es versteht sich, dass die Rollen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils auch miteinander vertauscht werden können, d. h. dass beispielsweise das erste Bauteil einer Rotorblatthalbschale und das zweite Bauteil ein Holm oder Steg ist.
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Der Klebstoff kann beispielsweise ein Zweikomponentenklebstoff auf Epoxid- oder Polyesterbasis sein. Der Klebstoff härtet in der Endposition des ersten und des zweiten Bauteils aus, wo er zwischen der ersten Klebefläche und der zweiten Klebefläche angeordnet ist und die beiden Bauteile über diese beiden Klebeflächen miteinander verbindet.
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Bei der Erfindung wird eine Schablone an dem ersten Bauteil angebracht und die beiden Bauteile werden in einer vorgegebenen Position relativ zueinander angeordnet. Die vorgegebene Position steht in einer festen Beziehung zu der vorgesehenen Endposition, so dass ein Spaltmaß zwischen den beiden Bauteilen in der vorgesehenen Endposition beurteilt werden kann, wenn sich die beiden Bauteile in der vorgegebenen Position befinden. Hierzu kann die vorgegebene Position mit der Endposition identisch sein. Ebenfalls möglich ist, dass die beiden Bauteile in der vorgegebenen Position einen um ein definiertes Maß größeren Abstand voneinander aufweisen als in der Endposition. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Abstandshaltern erreicht werden, die zwischen den beiden Bauteilen angeordnet werden, um die vorgegebene Position festzulegen. Der zusätzliche Abstand zwischen den beiden Bauteilen in der vorgegebenen Position relativ zu der Endposition kann beispielsweise im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 15 mm liegen, insbesondere im Bereich von etwa 5 mm bis etwa 9 mm.
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Bei der Erfindung wird die an dem ersten Bauteil angebrachte Schablone relativ zu dem ersten Bauteil verschoben, so dass ein Rand der Schablone an dem zweiten Bauteil anliegt, wenn sich die beiden Bauteile in der vorgegebenen Position befinden. Anschließend befindet sich demnach der Rand der Schablone in einer Stellung, die der Lage des zweiten Bauteils in der vorgegebenen Position entspricht. Diese Stellung gibt wegen des festen Zusammenhangs zwischen der vorgegebenen Position und der Endposition gleichsam Aufschluss darüber, wo sich das zweite Bauteil in der Endposition befinden wird. Sind die vorgegebene Position und die Endposition gleich, entspricht der Abstand zwischen der ersten Klebefläche und dem Rand der Schablone nach dem Verschieben der Höhe des von dem Klebstoff zu überbrückenden Klebespalts. Ist der Abstand der beiden Bauteile voneinander in der vorgegebenen Position beispielsweise 5 mm größer als in der vorgesehenen Endposition, entspricht der Abstand zwischen der ersten Klebefläche und dem Rand der Schablone der Höhe des Klebespalts zuzüglich der 5 mm.
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In beiden Fällen kann die Stellung des Rands der Schablone dazu verwendet werden, die Höhe der Klebstoffschicht so vorzugeben, dass der Klebespalt zuverlässig mit Klebstoff gefüllt wird, ohne dass hierzu übermäßig viel Klebstoff aufgetragen werden muss. Sind Endposition und vorgegebene Position identisch, muss die Klebstoffschicht zu diesem Zweck etwas höher ausgebildet werden als der Rand der Schablone. Ist der Abstand der beiden Bauteile voneinander in der vorgegebenen Position um ein bestimmtes Maß größer als in der Endposition, kann bei geeigneter Wahl dieses Maßes die Höhe der Klebstoffschicht entsprechend dem Rand der Schablone ausgebildet werden. Dann übersteigt die Höhe der Klebstoffschicht den in der Endposition tatsächlich vorhandenen Klebespalt um das bestimmte Maß, was für ein zuverlässiges vollständiges Ausfüllen des Klebespalts zweckmäßig ist.
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Es versteht sich, dass bei der Erfindung mehrere Schablonen gleichzeitig verwendet werden können, um die gesamte Länge der Verklebung zwischen den beiden Bauteilen abzudecken. Hierzu können mehrere Schablonen in Längsrichtung der beiden Bauteile aneinandergereiht angeordnet werden. Ebenfalls möglich ist es, zwei Schablonen nebeneinander anzuordnen, beispielsweise auf beiden Seiten der ersten Klebefläche. In diesem Fall kann die Klebstoffschicht besonders einfach zwischen den beiden Schablonen ausgebildet werden.
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Nach dem Verschieben der Schablone und vor dem Auftragen der Klebstoffschicht können die beiden Bauteile ausgehend von der vorgegebenen Position zunächst wieder voneinander entfernt werden. Beim Anbringen der Schablone an dem ersten Bauteil können sich die beiden Bauteile in einer beliebigen Stellung befinden. Zweckmäßigerweise wird die Schablone an dem ersten Bauteil angebracht, wenn sich das zweite Bauteil in einem größeren Abstand davon befindet.
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In einer Ausgestaltung wird das Verschieben der Schablone von dem zweiten Bauteil bewirkt, während die beiden Bauteile in die vorgegebene Position gebracht werden Es ist besonders einfach, die Schablone beim Annähern des zweiten Bauteils an das erste Bauteil mit dem zweiten Bauteil in die vorgegebene Position zu verschieben. Das Annähern der beiden Bauteile bis hin zu der vorgegebenen Position kann insbesondere in einer Richtung senkrecht zur ersten Klebefläche und/oder in einer Richtung, in der die Schablone verschoben werden soll, erfolgen. Die Schablone kann so an dem ersten Bauteil angebracht werden, dass ihr Rand weiter über die erste Klebefläche übersteht als in der vorgegebenen Position zu erwarten ist. Dadurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass sich der Rand der Schablone in Anlage mit dem zweiten Bauteil befindet, wenn die vorgegebene Position erreicht ist.
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In einer Ausgestaltung weist die Schablone zum Anbringen an dem ersten Bauteil mindestens ein Befestigungsmittel auf. Das mindestens eine Befestigungsmittel kann insbesondere lösbar sein. Das Befestigungsmittel kann die Schablone so an dem ersten Bauteil befestigen, dass die Schablone zuverlässig in ihrer Befestigungsposition verbleibt, unter Einwirkung äußerer Kräfte jedoch verschieblich ist. Die Schablone kann auch zwei oder mehr derartige Befestigungsmittel aufweisen, beispielsweise an gegenüberliegenden Enden der Schablone.
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In einer Ausgestaltung wird das mindestens eine Befestigungsmittel an einer senkrecht zur ersten Klebefläche ausgerichteten Seitenfläche des ersten Bauteils verschieblich befestigt. In diesem Fall kann die Schablone im Wesentlichen senkrecht zur ersten Klebefläche verschoben werden, insbesondere während des Annäherns der beiden Bauteile in die vorgegebene Position. Anschließend verbleibt die Schablone in dieser Position. Alternativ ist es möglich, dass das Befestigungsmittel auch während des Verschiebens der Schablone in einer festen Position verbleibt, der Rand der Schablone jedoch relativ zu dem Befestigungsmittel verschieblich ist. Hierzu können Befestigungsmittel und Schablonenrand beispielsweise über einen Schiebemechanismus miteinander verbunden sein.
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In einer Ausgestaltung ist das mindestens eine Befestigungsmittel ein Vakuumsauger. Vakuumsauger weisen einen Saugnapf oder Saugtopf auf mit einem Hohlraum, in dem beispielsweise über eine Leitung ein Unterdruck hergestellt werden kann. Der Vakuumsauger kann an das erste Bauteil angesetzt werden. Nach dem Herstellen eines Unterdrucks in dem Hohlraum ist der Vakuumsauger fest an dem ersten Bauteil angeordnet. Bei einer ausreichend ebenen Oberfläche des ersten Bauteils und in Abhängigkeit von dem gewählten Unterdruck ist der Vakuumsauger an dem ersten Bauteil verschieblich befestigt.
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In einer Ausgestaltung wird eine von dem mindestens einen Befestigungsmittel ausgeübte Haltekraft nach dem Verschieben der Schablone und vor dem Ausbilden der Klebstoffschicht erhöht. Dies kann im Falle eines Vakuumsaugers besonders einfach durch Verringern des Drucks in dem Hohlraum erfolgen. Beispielsweise kann für das Anbringen der Schablone an dem ersten Bauteil ein relativ hoher Restdruck von beispielsweise 250 hPa bis 800 hPa in dem Hohlraum des Vakuumsaugers verwendet werden. Dann ist ein Verschieben des Vakuumsaugers an dem ersten Bauteil mit relativ geringen Kräften möglich. Nach dem Verschieben der Schablone kann der Restdruck in dem Hohlraum weiter verringert werden, beispielsweise auf einen Druck im Bereich von 50 hPa bis 250 hPa. Dadurch erhöht sich die Haltekraft des Vakuumsaugers erheblich, so dass ein versehentliches Verschieben beim Auftragen des Klebstoffs oder beim Ausbilden der Klebstoffschicht vermieden wird.
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In einer Ausgestaltung erstreckt sich die Schablone in Längsrichtung der Klebefläche über eine Länge von einem Meter oder mehr. Es können auch wesentlich längere Schablonen verwendet werden, mit einer Länge von beispielsweise 2 m, 3 m, 4 m, 5 m oder sogar 10 m oder mehr. Die Länge der Schablone kann so gewählt werden, dass mit einer möglichst geringen Anzahl von Schablonen die gesamte Klebeverbindung in der erfindungsgemäßen Weise hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig die einzelnen Schablonen einfach handhabbar bleiben.
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In einer Ausgestaltung ist der Rand der Schablone an eine Kontur der zweiten Klebefläche angepasst. Bauteile von Windenergieanlagenrotorblättern, insbesondere Stege und/oder Gurte und/oder Rotorblatthalbschalen, weisen in der Regel eine in allen Raumrichtungen gekrümmte Form auf. Um sich den entsprechend gekrümmten Konturen der Klebeflächen anzunähern, kann die Kontur durch Aneinanderreihung einer Vielzahl von relativ kurzen Schablonen mit jeweils geradlinig verlaufenden Rändern angenähert werden. Die Verwendung von Schablonen mit entsprechend den Konturen der Bauteile bzw. der Klebeflächen gekrümmten Rändern erlaubt eine noch genauere Nachbildung der Spaltmaße und außerdem eine Verwendung entsprechend längerer Schablonen.
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In einer Ausgestaltung weist die Schablone mindestens eine Markierung auf, an deren Position nach dem Verschieben der Schablone abgelesen wird, ob das ermittelte Spaltmaß in einem vorgegebenen Bereich liegt. Beispielsweise kann die Schablone zwei gleichmäßig voneinander beabstandete, parallel zu ihrem Rand verlaufende Linien aufweisen, deren Anordnung nach dem Verschieben der Schablone relativ zu der ersten Klebefläche beurteilt wird. Sind beide Linien sichtbar, kann dies anzeigen, dass das Spaltmaß den vorgegebenen Bereich überschreitet. Sind beide Linien von dem ersten Bauteil verdeckt, kann dies anzeigen, dass das ermittelte Spaltmaß den vorgegebenen Bereich unterschreitet. Ist nur die näher am Rand der Schablone angeordnete Linie sichtbar, kann dies anzeigen, dass das ermittelte Spaltmaß in dem vorgegebenen Bereich liegt. Der vorgegebene Bereich kann dabei denjenigen Bereich kennzeichnen, in dem eine zuverlässige Verklebung möglich ist. Durch eine derartige Markierung an der Schablone kann somit sehr einfach und insbesondere ohne eine weitere Messung festgestellt werden, ob die Fertigungstoleranzen der beiden Bauteile so eingehalten wurden, dass eine Verklebung erfolgen kann.
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In einer Ausgestaltung wird die Schablone nach dem Auftragen des Klebstoffs und vor dem Anordnen der beiden Bauteile in der Endposition entfernt. Das Entfernen der Schablone ist besonders einfach, wenn sich die beiden Bauteile in einem größeren Abstand voneinander befinden.
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In einer Ausgestaltung ist eine Seitenfläche der Schablone nach dem Anbringen der Schablone an dem ersten Bauteil unmittelbar neben der ersten Klebefläche angeordnet. Grundsätzlich ist es wünschenswert, dass die Schablone möglichst nahe an dem Klebespalt angeordnet ist. Dadurch gibt das mit Hilfe der Schablone ermittelte Spaltmaß die Höhe des tatsächlichen Klebespalts besonders genau wieder. Ein weiterer Vorteil der genannten Anordnung ist, dass die Seitenfläche der Schablone beim Auftragen des Klebstoffs bzw. beim Ausbilden der Klebstoffschicht gleichzeitig eine seitliche Begrenzungsfläche für den Klebstoff bildet.
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In einer Ausgestaltung ist eine Kontaktfläche des Befestigungsmittels nach dem Anbringen der Schablone in einem seitlichen Abstand von der ersten Klebefläche angeordnet. Die Kontaktfläche des Befestigungsmittels kann beispielsweise der Öffnungsrand eines Saugnapfs oder -topfs eines Vakuumsaugers sein, oder eine sonstige Fläche des Befestigungsmittels, die sich nach dem Anbringen der Schablone im Kontakt mit dem ersten Bauteil befindet. Bei dieser Ausgestaltung ist die Schablone so konstruiert, dass die Kontaktfläche des Befestigungsmittels gegenüber einer Seitenfläche der Schablone versetzt angeordnet ist. Dies ermöglicht es zum Beispiel, die Seitenfläche der Schablone auch dann unmittelbar neben der ersten Klebefläche anzuordnen, wenn die erste Klebefläche seitlich zum Beispiel über einen plattenförmigen Abschnitt eines Stegs übersteht, wie beispielsweise bei einem im Querschnitt T-förmigen Steg.
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In einer Ausgestaltung erfolgt das Auftragen des Klebstoffs mit einer Düse, deren Breite einer Breite der ersten Klebefläche entspricht. Dadurch kann der Klebstoff bereits beim Auftragen in einer gleichmäßigen Schicht mit der richtigen Breite ausgebildet werden. Der Klebstoffauftrag kann daher besonders zügig und einfach erfolgen. Die Düse kann einen Anschlag aufweisen, der beim Auftragen des Klebstoffs am Rand der Schablone entlang geführt wird. Der Anschlag kann relativ zu einer Austrittsöffnung der Düse so angeordnet sein, dass die Oberseite der Klebstoffschicht auf der gleichen Höhe ausgebildet wird, wie der Rand der Schablone. Alternativ kann der Anschlag gegenüber der Austrittsöffnung versetzt angeordnet sein, so dass die Höhe der Klebstoffschicht gezielt um ein definiertes Maß höher ausgeführt werden kann, als der Verlauf des Schablonenrands.
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In einer Ausgestaltung erfolgt das Ausbilden der Klebstoffschicht mit einem Spachtel, der nach dem Auftragen des Klebstoffs an dem Rand der Schablone entlanggeführt wird. Hierzu kann der Spachtel ebenfalls einen Anschlag aufweisen, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Düse erläutert. Dieser Anschlag kann ebenfalls am Rand der Schablone entlang geführt werden, um eine Klebstoffschicht mit der vorgesehenen Höhe auszubilden. Außerdem kann der Spachtel, ebenso wie die Düse, einen seitlichen Abschnitt aufweisen, der die Klebstoffschicht auf der von der Schablone abgewandten Seite begrenzt. Der Spachtel kann auch so geformt sein, dass beim Entlangführen des Spachtels am Rand der Schablone eine Klebstoffschicht mit trapezförmigem Querschnitt entsteht.
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In einer Ausgestaltung erfolgt das Anordnen der beiden Bauteile in der vorgegebenen Position und in der Endposition durch Zusammenklappen der beiden Bauteile mit einer Klappeinrichtung. Die Klappeinrichtung kann insbesondere das zweite Bauteil auf einer vorgegebenen Bahn an das erste Bauteil heranführen. Das erste Bauteil kann hierzu feststehend angeordnet sein. Durch die Verwendung einer solchen Klappeinrichtung können die beiden Bauteile einfach und genau in die vorgesehene Endposition gebracht werden. Es versteht sich, dass auch die vorgegebene Position mit Hilfe der Klappeinrichtung hergestellt werden kann. Die Klappeinrichtung ermöglicht außerdem, nach dem Anordnen der beiden Bauteile in der vorgegebenen Position durch Aufklappen wieder einen größeren Abstand zwischen den beiden Bauteilen herzustellen, um den Klebstoff ungehindert auftragen und die Klebstoffschicht in der gewünschten Weise ausbilden zu können, bevor die beiden Bauteile in die Endposition gebracht werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Windenergieanlagenrotorblatts in einer perspektivischen Ansicht,
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2 bis 6 das Herstellen einer Blindverklebung am Beispiel von zwei Stegen eines Windenergieanlagenrotorblatts, die mit einer Rotorblatthalbschale verklebt werden, in unterschiedlichen Stadien des Verfahrens in einer vereinfachten Querschnittsdarstellung,
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7 eine Draufsicht auf einen Steg aus den 2 bis 6 mit zwei daran angebrachten Schablonen in einer vereinfachten Darstellung,
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8 eine der Schablonen aus 7 in einer vergrößerten Darstellung,
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9a, b zwei Ausführungsformen der Schablonen in einer vereinfachten Querschnittsdarstellung.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Windenergieanlagenrotorblatts. In der ersten Rotorblatthalbschale 58 ist ein Hauptgurt 10 angeordnet. Der Hauptgurt 10 erstreckt sich von einer Blattwurzel der ersten Rotorblatthalbschale 58 bis zu einer Blattspitze. Blattspitzenseitig kann der Hauptgurt 10 auch in einem Abstand von der Blattspitze enden. Der Querschnitt des Hauptgurts 10 kann in Höhe und Breite über die Länge der ersten Rotorblatthalbschale 58 variieren. Der Hauptgurt 10 kann aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial bestehen, wobei die Verstärkungsfasern insbesondere Glasfasern oder Kohlenstofffasern sein können.
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Die Stege 12, 14 wurden mit dem Hauptgurt 10 verklebt. In der zweiten Rotorblatthalbschale 56 ist ebenfalls ein Hauptgurt 38 angeordnet. Die zweite Rotorblatthalbschale wird mit der ersten Rotorblatthalbschale verbunden. Die Verklebung der Stege mit dem Hauptgurt der zweiten Rotorblatthalbschale erfolgt als Blindverklebung.
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In der 2 ist unten der Hauptgurt 10 einer ersten Windenergieanlagenrotorblatthalbschale dargestellt. Der Hauptgurt 10 kann bereits mit den übrigen Komponenten der ersten Halbschale, die eine aerodynamische Fläche des Windenergieanlagenrotorblatts, beispielsweise die Saugseite oder die Druckseite, bilden, verbunden sein. Diese weiteren Komponenten sind in der 2 jedoch nicht dargestellt, siehe hierzu später 6.
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Wie in der 2 dargestellt, ist der Hauptgurt 10 der ersten Rotorblatthalbschale bereits mit zwei Stegen 12, 14 des Windenergieanlagenrotorblatts verklebt. Der zwischen dem Hauptgurt 10 und den Stegen 12, 14 vorhandene Klebstoff 16 ist bereits ausgehärtet. Die Verbindung zwischen dem Hauptgurt 10 und den Stegen 12, 14 kann auf herkömmliche Weise mit einer Sichtverklebung hergestellt werden. Dabei können Fertigungstoleranzen des Hauptgurts 10 und der Stege 12, 14 berücksichtigt werden.
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Die Gesamtheit aus dem Hauptgurt 10, der mit weiteren Komponenten der ersten Rotorblatthalbschale verbunden ist, und den Stegen 12, 14 bildet ein erstes Windenergieanlagenbauteil. Bei einer anderen Betrachtungsweise bildet jeder der Stege 12, 14 für sich ein erstes Windenergieanlagenbauteil.
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Jeder der Stege 12, 14 ist im Querschnitt C-förmig mit einem plattenförmigen Abschnitt 18, der im Wesentlichen senkrecht zum Hauptgurt 10 angeordnet ist und sich in Längsrichtung des Windenergieanlagenrotorblatts erstreckt, und zwei sich ungefähr im rechten Winkel an den plattenförmigen Abschnitt 18 anschließenden Befestigungsflanschen 20. Die Befestigungsflansche 20 erstrecken sich jeweils ausgehend von dem plattenförmigen Abschnitt 18 eines Stegs 12, 14 in Richtung zu dem jeweils anderen Steg hin. Die Stege 12, 14 weisen jeweils eine erste Klebefläche 22 auf, die jeweils an einer Oberseite des von dem Hauptgurt 10 entfernten Befestigungsflansches 20 des jeweiligen Stegs 12, 14 angeordnet ist.
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Außerdem zeigt die 2 zwei Schablonen 24, die jeweils eine Befestigungseinrichtung in Form eines Vakuumsaugers 26 aufweisen. Mit den Vakuumsaugern 26 sind die Schablonen 24 jeweils an einer im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Klebefläche 22 des jeweiligen Stegs 12, 14 angeordneten Seitenfläche 28 befestigt. Die Schablonen 24 weisen jeweils eine Seitenfläche 32 auf, die nach dem Anbringen der Schablone 24 an dem jeweiligen Steg 12, 14 unmittelbar neben der ersten Klebefläche 22 des jeweiligen Stegs 12, 14 angeordnet ist.
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2 zeigt den Zustand nach dem Anbringen der Schablonen 24. Ein Rand 30 jeder Schablone 24 befindet sich in diesem Zustand in einem relativ großen Abstand von beispielsweise 20 mm oder mehr von der ersten Klebefläche 22. Die Schablonen 24 sind mittels der Vakuumsauger 26 an der Seitenfläche 28 des jeweiligen Stegs 12, 14 verschieblich befestigt. Hierzu wird der Restdruck in Hohlräumen der Vakuumsauger 26 beispielsweise auf einen Wert von ungefähr 400 hPa eingestellt.
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Weitere Einzelheiten zur Anbringung der Schablonen 24 an den Stegen 12, 14 sind besser in der 7 zu erkennen, die eine Draufsicht auf den in der 2 rechts angeordneten Steg 14 von der rechten Seite aus zeigt. Erkennbar ist zunächst, dass der Steg 14 eine gekrümmte Oberkante 34 aufweist. Hinter der Oberkante 34 ist der in der 7 verdeckte Befestigungsflansch 20, der die erste Klebefläche 22 aufweist, angeordnet. Die beiden in der 7 gezeigten Schablonen 24 weisen jeweils einen entsprechend der Krümmung der Oberkante 34 des Stegs 14 gekrümmten Rand 30 auf. Die Krümmung dieser Ränder 30 ist an eine Kontur einer zweiten Klebefläche, die mit dem Steg 14 verklebt werden soll und in der 7 nicht dargestellt ist, angepasst.
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Die beiden Schablonen 24 erstrecken sich in Längsrichtung des Stegs 14 bzw. der damit verbundenen Windenergieanlagenrotorblatthalbschale jeweils über eine Länge von mehreren Meter. Es versteht sich, dass über die Länge des Steges weitere Schablonen angeordnet sein können. Sie weisen einen Materialstreifen annähernd gleichmäßiger Breite auf, bestehend beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial oder aus Aluminium. Außerdem weist jede der Schablonen 24 zwei mit dem Materialstreifen über eine Haltestruktur 36 verbundene Vakuumsauger 26 auf. Die beiden Vakuumsauger 26 sind in einem relativ großen Abstand voneinander nahe den beiden gegenüberliegenden Enden der Schablonen 24 angeordnet.
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3 zeigt die Anordnung aus 2 in einem späteren Zustand des Verfahrens, nachdem ein in einer zweiten Windenergieanlagenrotorblatthalbschale befindlicher Hauptgurt 38 in einer vorgegebenen Position relativ zu den beiden Stegen 12, 14 angeordnet worden ist. Der Hauptgurt 38 ist ein zweites Bauteil des Windenergieanlagenrotorblatts. Im Beispiel befindet sich der Hauptgurt 38 der zweiten Rotorblatthalbschale in einem um einige Millimeter größeren Abstand von dem ersten Windenergieanlagenbauteil als in der vorgesehenen Endposition.
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Die beiden Schablonen 24 mit den Vakuumsaugern 26 sind beim Annähern des Hauptgurts 38 der zweiten Rotorblatthalbschale gegenüber ihrer in der 2 gezeigten Anordnung nach unten verschoben. In der gezeigten vorgegebenen Position liegen die Ränder 30 der Schablonen 24 am Hauptgurt 38 der zweiten Rotorblatthalbschale an. Der Abstand zwischen den Rändern 30 der Schablonen 24 und den benachbarten ersten Klebeflächen 22 erlaubt also eine Beurteilung des Spaltmaßes zwischen den zu verklebenden Bauteilen in der vorgegebenen Position und ist, wegen des bekannten Zusammenhangs zur Endposition, auch aufschlussreich zur Beurteilung der Höhe des Klebespalts.
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Dies soll anhand der 8 näher erläutert werden. Gezeigt ist der Materialstreifen einer Schablone 24. Die Schablone 24 hat einen Rand 30, der nach dem Verschieben der Schablone 24 in Anlage mit einem zweiten Bauteil kommt. In einem definierten Abstand von dem Rand 30 befindet sich eine Markierung in Form einer ersten Linie 40. Eine weitere Markierung in Form einer zweiten Linie 42 befindet sich ebenfalls in einem definierten Abstand vom Rand 30, der größer ist als der Abstand zwischen Rand 30 und erster Linie 40. Befindet sich die in der 7 gezeigte Schablone 24 in der der 3 entsprechenden Position, kann visuell erfasst werden, auf welcher Höhe relativ zu dem Rand 30 sich die erste Klebefläche 22 befindet. Liegt sie zwischen den beiden Linien 40 und 42 ist ein problemloses Verkleben möglich.
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Nachdem die beiden Bauteile 10, 38 in ihrer vorgegebenen Position relativ zueinander angeordnet worden und die beiden Schablonen 24 entsprechend verschoben worden sind, kann die Rotorblatthalbschale mit dem Hauptgurt 38 wieder von den Stegen 12, 14 entfernt werden. Die beiden Schablonen 24 verbleiben dabei in ihrer Position, wie in der 4 gezeigt. In diesem Zustand sind die ersten Klebeflächen 22 gut zugänglich. Um ein weiteres unerwünschtes Verrutschen der Schablone 24 zu verhindern, kann die von den Vakuumsaugern 26 ausgeübte Haltekraft erhöht werden, insbesondere durch Verringern des Restdrucks in Hohlräumen der Vakuumsauger 26 auf einem Wert von beispielsweise 100 hPa.
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Nun kann der Klebstoff aufgetragen werden, wie in der 5 dargestellt. Am Beispiel des in der Figur rechts befindlichen Stegs 14 wird das Auftragen des Klebstoffs mit einer Düse 44 illustriert. Die Breite der Düse 44 entspricht ungefähr der Breite der ersten Klebefläche 22, so dass der Klebstoff durch einmaliges Vorbeiführen der Düse 44 an der ersten Klebfläche 22 über deren gesamte Breite aufgetragen werden kann. Die Düse 44 weist seitlich einen Anschlag 46 auf, der an den Rand 30 der Schablone 24 angesetzt werden kann, um die gewünschte Position der Düse 44 vorzugeben. Im in der Figur dargestellten Beispiel befindet sich die Austrittsöffnung der Düse 44 auf Höhe des Anschlags 46, so dass die aufgetragene Klebstoffschicht 48 eine Höhe aufweist, die dem Abstand zwischen dem Rand 30 der Schablone 24 und der ersten Klebefläche 22 entspricht.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Klebstoffschicht mit Hilfe eines Spachtels 50 ausgebildet werden, wie am Beispiel des in der 5 links befindlichen Stegs 12 veranschaulicht wird. Der Spachtel 50 wird an dem Rand 30 der Schablone 24 entlang geführt, so dass auch die Klebstoffschicht 52 die gewünschte Höhe erhält. Der Spachtel 50 weist außerdem eine abgewinkelte Kante 54 auf, die den Klebstoffauftrag an der von der Schablone 24 entfernten Seite der Klebefläche 22 seitlich begrenzt. Die der Kante 54 gegenüberliegende Seite der aufgetragenen Klebstoffschicht 52 wird, ebenso wie bei Verwendung der Düse 44, durch die der ersten Klebefläche 22 zugewandte Seitenfläche 32 der Schablone 24 begrenzt.
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Nach dem Ausbilden der Klebstoffschichten 48, 52 werden der Spachtel 50 und die Düse 44 ebenso entfernt wie die beiden Schablonen 24. Um die Schablonen 24 zu entfernen, werden die Vakuumsauger 26 belüftet, so dass diese einfach gemeinsam mit den Schablonen 24 abgenommen werden können.
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Anschließend wird, wie in der 6 gezeigt, der Hauptgurt 38 gemeinsam mit den übrigen Komponenten der zweiten Rotorblatthalbschale 56 relativ zu dem Hauptgurt 10, der wie in dieser Figur gezeigt bereits mit weiteren Komponenten der ersten Rotorblatthalbschale 58 verbunden ist, in die Endposition gebracht. Hierzu wird eine Klappeinrichtung 60 verwendet, die in der Figur nur schematisch angedeutet ist und, wie in der 6 ebenfalls nur angedeutet, mit geeigneten Befestigungseinrichtungen 62 die zweite Rotorblatthalbschale 56 hält. Hierzu kann die zweite Rotorblatthalbschale 56 auch in ihrer Herstellungsform verbleiben und gemeinsam mit dieser mit Hilfe der Klappeinrichtung 60 auf die ebenfalls in ihrer Herstellungsform fest angeordnete erste Rotorblatthalbschale 58 geklappt werden.
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In der gezeigten Endposition befinden sich die zweiten Klebeflächen 64 in Kontakt mit den Klebstoffschichten 48, 52. In dieser Endposition härtet der Klebstoff aus, so dass die beiden Rotorblatthalbschalen 56, 58 dauerhaft miteinander und mit den Stegen 12, 14 verbunden werden. Gleichzeitig kann eine weitere Verklebung der beiden Rotorblatthalbschalen 56, 58 entlang der Vorder- und Hinterkanten mit Hilfe von weiterem Klebstoff 66 erfolgen.
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Die 9a und 9b zeigen in einer vereinfachten Schnittdarstellung den Aufbau einer Schablone 24. Die Schablone 24 weist einen Materialstreifen auf, an dem der Rand 30 und die Seitenfläche 32 ausgebildet sind. Der Materialstreifen ist über eine Tragstruktur 36 mit einem Vakuumsauger 26 verbunden. Der Vakuumsauger 26 hat einen nicht dargestellten Hohlraum, der über eine Leitung 66 evakuiert werden kann. Im in der 9a gezeigten Beispiel befindet sich eine Kontaktfläche 68 des Vakuumsaugers 26 seitlich in einer Position, die mit der Seitenfläche 32 fluchtet. Diese Anordnung ist günstig für die Verklebung von im Querschnitt C-förmigen Stegen 12, 14 wie in den 2 bis 6 dargestellt. 9b zeigt eine Schablone, welche bei Verwendung von Stegen mit beidseitigen Befestigungsflanschen, etwa in T-Form, verwendet werden kann. Die Seitenfläche 32 kann durch Anpassung der Tragstruktur 36 auch in einem seitlichen Abstand von der Kontaktfläche 68 angeordnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hauptgurt der ersten Rotorblatthalbschale
- 12, 14
- Stege
- 16
- Klebstoff
- 18
- plattenförmiger Abschnitt der Stege 12, 14
- 20
- Befestigungsflansch
- 22
- erste Klebefläche
- 24
- Schablone
- 26
- Vakuumsauger
- 28
- Seitenfläche
- 30
- Rand der Schablone 24
- 32
- Seitenfläche der Schablone 24
- 34
- Oberkante des Stegs 14
- 36
- Tragstruktur
- 38
- Hauptgurt der zweiten Rotorblatthalbschale
- 40
- erste Linie
- 42
- zweite Linie
- 44
- Düse
- 46
- Anschlag
- 48
- Klebstoffschicht
- 50
- Spachtel
- 52
- Klebstoffschicht
- 54
- abgewickelte Kante des Spachtels 50
- 56
- zweite Rotorblatthalbschale
- 58
- erste Rotorblatthalbschale
- 60
- Klappeinrichtung
- 62
- Befestigungseinrichtung
- 64
- zweite Klebefläche
- 66
- Leitung
- 68
- Kontaktfläche des Vakuumsaugers 26
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1497555 B1 [0003]
- WO 2010/129492 A2 [0004]
- WO 2007/048408 A1 [0005]
