DE102012021601A1

DE102012021601A1 - Verfahren zur Herstellung eines Windenergieanlagenrotorblatts mit zwei elektrischen Heizelementen und Windenergieanlagenrotorblatt

Info

Publication number: DE102012021601A1
Application number: DE201210021601
Authority: DE
Inventors: Dirk Austinat
Original assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Current assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: DE102012021601B4

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Windenergieanlagenrotorblatts mit den folgenden Schritten: • Bereitstellen einer ersten Halbschale, • Anordnen eines ersten elektrischen Heizelements an der ersten Halbschale, • Befestigen eines ersten Kontaktelements an der ersten Halbschale, • Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kontaktelement und dem ersten Heizelement, • Bereitstellen einer zweiten Halbschale, • Anordnen eines zweiten elektrischen Heizelements an der zweiten Halbschale, • Befestigen eines zweiten Kontaktelements an der zweiten Halbschale, • Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Kontaktelement und dem zweiten Heizelement, • Positionieren der beiden Halbschalen in einer vorgegebenen Anordnung, in der sich die beiden Kontaktelemente berühren, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Heizelementen hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Windenergieanlagenrotorblatts mit zwei elektrischen Heizelementen. Es ist bekannt, Rotorblätter von Windenergieanlagen mit elektrischen Heizelementen zu beheizen, um einer Vereisung entgegenzuwirken. Die Versorgung der Heizelemente mit elektrischer Energie erfolgt über eine Rotornabe der Windenergieanlage und eine Wurzel des Rotorblatts in das Rotorblatt hinein. Eine einfache und zuverlässige Kontaktierung der elektrischen Heizelemente, die häufig an einer Außenseite der Rotorblätter angeordnet sind, ist schwierig. Im Allgemeinen ist es erforderlich, eine elektrische Anschlussleitung von innen nach außen durch eine Wandung des Rotorblatts hindurch zu führen. Besondere Schwierigkeiten bestehen im Bereich nahe der Blattspitze des Rotorblatts, wo der im Inneren des Rotorblatts zur Verfügung stehende Raum sehr beschränkt ist und Wartungsarbeiten nahezu unmöglich sind.
Aus dem US-Patent Nr. 6,145,787 ist bekannt geworden, elektrische Heizelemente in die Halbschalen eines Rotorblatts zu integrieren. Zur Verbindung der Heizelemente mit elektrischen Anschlussleitungen schlägt das Patent vor, zapfenförmige Kontaktelemente in einer Rotorblattwandung anzuordnen. Diese werden an einer Außenseite der jeweiligen Halbschale elektrisch leitend mit dem elektrischen Heizelement verbunden. An ein aus der Innenseite der Halbschale hervorstehendes, freies Ende des Zapfens kann eine elektrische Leitung angeschlossen werden.
Aus der Druckschrift WO 2011/127997 A1 ist ein Rotorblatt mit einem schleifenförmig angeordneten, elektrischen Heizelement bekannt geworden. Wegen der schleifenförmigen Umlenkung des Heizelements am blattspitzenseitigen Ende sind elektrische Anschlussleitungen nur am blattwurzelseitigen Ende des Heizelements erforderlich.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Windenergieanlagenrotorblatts zur Verfügung zu stellen, das eine besonders einfache und zuverlässige elektrische Kontaktierung der elektrischen Heizelemente ermöglicht sowie ein entsprechendes Windenergieanlagenrotorblatt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Das Verfahren dient zur Herstellung eines Windenergieanlagenrotorblatts und weist die folgenden Schritte auf:

• Bereitstellen einer ersten Halbschale,
• Anordnen eines ersten elektrischen Heizelements an der ersten Halbschale,
• Befestigen eines ersten Kontaktelements an der ersten Halbschale,
• Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kontaktelement und dem ersten Heizelement,
• Bereitstellen einer zweiten Halbschale,
• Anordnen eines zweiten elektrischen Heizelements an der zweiten Halbschale,
• Befestigen eines zweiten Kontaktelements an der zweiten Halbschale,
• Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Kontaktelement und dem zweiten Heizelement,
• Positionieren der beiden Halbschalen in einer vorgegebenen Anordnung, in der sich die beiden Kontaktelemente berühren, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Heizelementen hergestellt wird.

Die beiden Halbschalen können insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die erste Halbschale kann eine Druckseite des Windenergieanlagenrotorblatts bilden und die zweite Halbschale eine Saugseite, oder umgekehrt. Grundsätzlich kann die Teilung des Rotorblatts in zwei Halbschalen auch auf andere Weise erfolgen, etwa in einen in Strömungsrichtung vorderen und einen hinteren Teil.
Die beiden Heizelemente werden jeweils an einer der beiden Halbschalen angeordnet und mit dieser verbunden. Dies kann bereits während der Herstellung der Halbschalen in der Form durch Integration der Heizelemente in die Rotorblattwandung geschehen. Alternativ können die Heizelemente nachträglich nach der Entnahme des Rotorblatts aus der Form auf die Halbschalen aufgebracht werden. Die elektrischen Heizelemente weisen einen elektrischen Widerstand auf, der zu einer Erwärmung des Heizelements bei einem Stromfluss führt. Die elektrischen Heizelemente können ein Kohlenstofffasermaterial aufweisen, insbesondere in Form eines Geleges oder Gewebes mit einer Dicke von beispielsweise 1 mm oder weniger. Die elektrischen Heizelemente können von einer oder mehreren Deckschichten überdeckt werden, insbesondere als Schutz vor Witterungseinflüssen.
An jeder der beiden Halbschalen wird ein Kontaktelement befestigt. Die Kontaktelemente sind voneinander getrennte Bauteile, die nach ihrer Befestigung an den jeweiligen Halbschalen elektrisch voneinander getrennt sind. Sie bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus einem Metall, beispielsweise Kupfer. Sie können insbesondere durch Verkleben oder Verschrauben an der jeweiligen Halbschale befestigt werden.
Zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen einem Kontaktelement und dem zugeordneten Heizelement können unterschiedliche Maßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann eine elektrische Leitung mit dem jeweiligen Kontaktelement verbunden werden, beispielsweise durch Leitkleben, Schweißen, Löten, Klemmen oder Verschrauben. Die elektrische Leitung kann in Anlage mit dem elektrischen Heizelement gebracht werden, wobei der elektrische Kontakt zwischen Heizelement und Leitung ggf. durch eine der genannten Techniken verbessert werden kann. Die elektrische Leitung kann ein Draht oder eine Litze oder auch ein Gitter oder Gewebe sein, beispielsweise aus Kupfer. Ebenfalls möglich ist die Verwendung eines Kohlenstofffasermaterials als elektrische Leitung.
Alle bislang erläuterten Schritte sind besonders einfach auszuführen, weil sie bereits vor der Verbindung der beiden Halbschalen zum fertigen Rotorblatt ausgeführt werden können. Zu diesem Zeitpunkt sind die Innenseiten der beiden Halbschalen bis in den Blattspitzenbereich hinein problemlos zugänglich. Nach dem Befestigen der beiden Kontaktelemente an den zugehörigen Halbschalen werden die beiden Halbschalen in einer vorgegebenen Position zu einem Rotorblatt zusammengefügt. In dieser Anordnung berühren sich die beiden Kontaktelemente, so dass automatisch ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Heizelementen hergestellt wird. Es versteht sich, dass die beiden Halbschalen in dieser Anordnung dauerhaft miteinander verbunden werden können, insbesondere durch Verkleben.
Bei der Erfindung wird durch die beiden sich berührenden Kontaktelemente auf besonders einfache Weise ein dauerhafter elektrischer Kontakt zwischen den beiden Heizelementen hergestellt. Alle hierfür erforderlichen Arbeitsschritte können bereits vor dem Anordnen der beiden Halbschalen in ihrer endgültigen Position ausgeführt werden. Es werden keine fehleranfälligen, beweglichen elektrischen Leitungen zwischen den beiden Heizelementen benötigt. Durch die elektrische Kontaktierung der beiden Heizelemente untereinander, die insbesondere an einem blattspitzenseitigen Ende der beiden Heizelemente erfolgen kann, können die beiden Heizelemente ähnlich wie in dem eingangs erläuterten Stand der Technik eine Schlaufe bilden, sodass sie nur noch an den beiden blattwurzelseitigen Enden mit herkömmlichen Anschlussleitungen versehen werden müssen.
Die genannten Verfahrensschritte können grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Diese hängt im Wesentlichen von dem Herstellungsverfahren zur Integration der Heizmatten in das Rotorblatt ab. Lediglich das Positionieren der beiden Halbschalen in der vorgegebenen Anordnung soll nach dem Befestigen der beiden Kontaktelemente erfolgen, um die Kontaktierung der Heizelemente durch die Berührung der beiden Kontaktelemente infolge des Positionierens zu erzielen.
In einer Ausgestaltung weist das erste Kontaktelement eine Kontaktfeder auf, die beim Positionieren der beiden Halbschalen in der vorgegebenen Anordnung verformt wird, sodass sie gegen das zweite Kontaktelement vorgespannt ist. Durch das Verformen der Kontaktfeder wird eine Kontaktfläche der Kontaktfeder mit einer definierten Kraft gegen das zweite Kontaktelement gepresst, sodass ein besonders zuverlässiger elektrischer Kontakt hergestellt wird.
In einer Ausgestaltung wird das erste Kontaktelement an einer Innenseite der ersten Halbschale und das zweite Kontaktelement an einer Innenseite der zweiten Halbschale angeordnet. In diesem Fall berühren sich die beiden Kontaktelemente im Inneren des fertigen Rotorblatts, sodass ein zusätzlicher Schutz gegenüber Witterungseinflüssen nicht erforderlich ist. Grundsätzlich können die Kontaktelemente auch so an den beiden Halbschalen angeordnet werden, dass sie einander nach dem Positionieren der beiden Halbschalen an einer Außenseite des Rotorblatts berühren. Der besondere Vorteil der automatischen Kontaktierung kommt hier jedoch weniger zum Tragen, weil diese äußeren Bereiche auch nach dem Positionieren der Halbschalen in der vorgegebenen Anordnung noch zugänglich sind.
In einer Ausgestaltung werden die beiden Halbschalen jeweils in einer Herstellungsform hergestellt, in der das jeweilige Heizelement gemeinsam mit Verstärkungsfasern für die jeweilige Halbschale angeordnet und in ein Kunststoffmaterial eingebettet wird. Das Anordnen der Heizelemente an den jeweiligen Halbschalen wird also in die Herstellung der Halbschalen integriert. Es ergibt sich eine besonders einfache Fertigung. Außerdem bleibt bei dieser Vorgehensweise die aerodynamisch bedeutsame äußere Kontur der Halbschale von dem elektrischen Heizelement unbeeinflusst und weiterhin allein von der Herstellungsform vorgegeben.
In einer Ausgestaltung werden die beiden Halbschalen jeweils in einer Herstellungsform hergestellt, in der Verstärkungsfasern für die jeweilige Halbschale angeordnet und in ein Kunststoffmaterial eingebettet werden, wobei die beiden Halbschalen nach dem Positionieren in der vorgegebenen Anordnung miteinander verbunden und die Heizelemente an den miteinander verbundenen Halbschalen befestigt werden. Die elektrischen Heizelemente können in einem Laminierverfahren auf die jeweiligen Halbschalen aufgebracht werden, das heißt trocken auf die jeweilige Halbschale aufgelegt und nachfolgend mit einem Klebstoff durchtränkt werden.
In einer Ausgestaltung wird das erste Kontaktelement durch eine Wandung der ersten Halbschale und das zweite Kontaktelement durch eine Wandung der zweiten Halbschale hindurchgeführt. Insbesondere können die elektrischen Kontakte zwischen dem ersten Kontaktelement und dem ersten Heizelement und zwischen dem zweiten Kontaktelement und dem zweiten Heizelement durch eine unmittelbare Berührung hergestellt werden. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die Heizmatten nach der Fertigstellung des Rotorblatts auf die Halbschalen aufgebracht werden, da keine elektrische Leitung zwischen der Heizmatte und dem Kontaktelement erforderlich ist. Die Heizmatten stehen dann in direkter Verbindung mit dem jeweiligen Kontaktelement.
In einer Ausgestaltung werden die beiden Kontaktelemente an den jeweiligen Halbschalen befestigt, nachdem das Kunststoffmaterial ausgehärtet ist. Die Halbschalen können zuvor mit einem üblichen Verfahren in ihrer jeweiligen Herstellungsform gefertigt werden, beispielsweise mittels Vakuuminfusion. Das Befestigen der Kontaktelemente ist dann besonders einfach möglich. Während des Befestigens der Kontaktelemente können die betreffenden Halbschalen in ihren Herstellungsformen verbleiben. Alternativ können die Kontaktelemente aber auch gleich in den Infusionsaufbau integriert werden.
Das Positionieren der beiden Halbschalen in der vorgegebenen Anordnung kann durch Aufeinanderklappen der beiden Halbschalen mit einer Montagevorrichtung, an der die beiden Halbschalen fixiert sind, erfolgen. Dadurch werden ein wohl definierter Bewegungsablauf sowie ein exaktes Erreichen der vorgegebenen Anordnung erzielt. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die beiden Kontaktelemente in einer vorgesehenen Art und Weise aufeinander zu bewegt werden und sich schließlich wie vorgesehen berühren.
In einer Ausgestaltung sind die beiden Heizelemente in der vorgegebenen Anordnung der beiden Halbschalen durch eine Klebstoffschicht voneinander elektrisch isoliert. Dadurch werden unerwünschte elektrische Verbindungen zwischen den beiden Heizelementen, die den vorgesehenen Stromfluss beeinflussen könnten, zuverlässig vermieden. Die Klebstoffschicht kann insbesondere von dem für die Verklebung der beiden Halbschalen miteinander verwendeten Klebstoff gebildet sein.
Die oben angegebene Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch das Windenergieanlagenrotorblatt mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Das Windenergieanlagenrotorblatt hat

• eine erste Halbschale, an der ein erstes elektrisches Heizelement angeordnet ist,
• eine zweite Halbschale, an der ein zweites elektrisches Heizelement angeordnet ist, wobei
• die beiden Halbschalen in einer vorgegebenen Anordnung miteinander verbunden sind,
• das erste Heizelement elektrisch leitend mit einem ersten Kontaktelement und das zweite Heizelement elektrisch leitend mit einem zweiten Kontaktelement verbunden ist, und
• das erste Kontaktelement derart an der ersten Halbschale und das zweite Kontaktelement derart an der zweiten Halbschale befestigt ist, dass das erste Kontaktelement das zweite Kontaktelement berührt, wenn sich die beiden Halbschalen in der vorgegebenen Anordnung befinden.

Das Windenergieanlagenrotorblatt kann insbesondere mit dem vorstehend erläuterten Verfahren hergestellt werden. Zur Erläuterung der Merkmale des Rotorblatts wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen, die entsprechend gelten. Es versteht sich, dass jedes der vorstehend erläuterten Verfahrensmerkmale mit dem Windenergieanlagenrotorblatt kombiniert werden kann. Ebenso können die einzelnen Merkmale des Windenergieanlagenrotorblatts in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.
Das Windenergieanlagenrotorblatt zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Kontaktelemente einander berühren, wenn sich die beiden Halbschalen in der vorgegebenen Anordnung befinden, sodass automatisch eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Heizelementen hergestellt wird. Das Rotorblatt ist daher besonders einfach zu fertigen und stellt eine dauerhafte, zuverlässige und wartungsfreie Kontaktierung der Heizelemente sicher.
In einer Ausgestaltung weist jedes der beiden Heizelemente ein blattwurzelseitiges Ende und ein blattspitzenseitiges Ende auf, wobei das erste Kontaktelement mit dem blattspitzenseitigen Ende des ersten Heizelements und das zweite Kontaktelement mit dem blattspitzenseitigen Ende des zweiten Heizelements verbunden ist. Jedes der beiden Heizelemente kann sich über eine Länge erstrecken, die im Wesentlichen der gesamten beheizten Länge des Rotorblatts entspricht. Es ist vorgesehen, dass die elektrischen Heizelemente in Richtung von ihrem blattwurzelseitigen Ende zu ihrem blattspitzenseitigen Ende oder umgekehrt von dem elektrischen Heizstrom durchflossen werden. Der Strom fließt also im Wesentlichen in Längsrichtung des Rotorblatts. Durch die elektrische Verbindung der beiden Kontaktelemente mit den blattspitzenseitigen Enden der beiden Heizelemente bilden die beiden Heizelemente eine Schlaufe. Die noch erforderlichen elektrischen Anschlüsse können demnach an den blattwurzelseitigen Enden der beiden Heizelemente erfolgen, die einfacher zugänglich sind.
In einer Ausgestaltung ist das erste Kontaktelement an einer Innenseite der ersten Halbschale und das zweite Kontaktelement an einer Innenseite der zweiten Halbschale angeordnet. Hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen.
In einer Ausgestaltung weist das erste Kontaktelement eine Kontaktfeder auf, die in der vorgegebenen Anordnung der beiden Halbschalen gegen das zweite Kontaktelement vorgespannt ist. Hierzu wird ebenfalls auf die vorstehenden Ausführungen zu der bei dem Verfahren verwendeten Kontaktfeder verwiesen. Es versteht sich, dass das zweite Kontaktelement ebenfalls mit einer Kontaktfeder ausgestattet sein kann.
In einer Ausgestaltung weist das zweite Kontaktelement eine relativ zur zweiten Halbschale fest angeordnete Kontaktfläche auf. An dieser Kontaktfläche kann insbesondere die Kontaktfeder des ersten Kontaktelements anliegen. Die Kontaktfläche kann so angeordnet sein, dass die Kontaktfeder des ersten Kontaktelements beim Positionieren der beiden Halbschalen in der vorgegebenen Anordnung bzw. beim Annähern der beiden Halbschalen aneinander in einer Richtung senkrecht zu der Kontaktfläche auf diese zu bewegt wird. Insbesondere kann die Kontaktfläche parallel zu einer Trennungsebene zwischen den beiden Halbschalen angeordnet sein. In diesem Fall wird beim Absenken einer oben angeordneten Halbschale auf eine unten angeordnete Halbschale eine besonders zuverlässige Kontaktierung erreicht, auch in Verbindung mit der eingangs erläuterten Montagevorrichtung und einem Aufeinanderklappen der beiden Halbschalen.
In einer Ausgestaltung weist das erste Kontaktelement und/oder das zweite Kontaktelement eine Kontaktfläche mit einer Größe von 4 cm² oder mehr auf. Die Kontaktfläche kann eben oder gekrümmt ausgebildet sein, sowohl an einem fest angeordneten Kontaktelement als auch an einer Kontaktfeder. Die Kontaktfläche kann auch eine Größe von 6 cm² oder mehr, 10 cm² oder mehr, 20 cm² oder mehr oder sogar 40 cm² oder mehr aufweisen. Bei Verwendung einer großen Kontaktfläche kann ein besonders guter elektrischer Kontakt im Sinne eines geringen elektrischen Widerstands hergestellt werden. Außerdem wird die Berührung zwischen den beiden Kontaktelementen auch im Falle größerer Fertigungstoleranzen, insbesondere bei der Befestigung der Kontaktelemente an den jeweiligen Halbschalen, sicher hergestellt.
In einer Ausgestaltung ist zwischen den beiden Heizelementen in der vorgegebenen Anordnung der Halbschalen eine Schicht zur elektrischen Isolation angeordnet. Dabei kann es sich insbesondere um eine Klebstoffschicht handeln, wie vorstehend bereits erläutert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsdarstellung zweier Rotorblatthalbschalen, die in ihren Herstellungsformen angeordnet sind,
2 die beiden Halbschalen aus 1 nach dem Positionieren in der vorgegebenen Anordnung, ebenfalls in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
3 eine schematische Darstellung der elektrischen Verbindung der beiden Heizelemente.
1 zeigt links eine erste Halbschale 10, die mehrere Lagen eines Fasermaterials 12 aufweist. Die in der 1 dargestellte Querschnittsposition befindet sich nahe einer Blattspitze des Windenergieanlagenrotorblatts. Die erste Halbschale 10 befindet sich noch in ihrer Herstellungsform 14, in der sie mithilfe eines Vakuum-Infusionsverfahrens hergestellt wurde. Dabei sind die Lagen des Fasermaterials 12 in ein Kunststoffmaterial (nicht gezeigt) eingebettet worden.
Ebenfalls in das Kunststoffmaterial eingebettet worden ist ein erstes Heizelement 16, das sich im gezeigten Querschnitt von einer Profilnasenkante 18 ein Stück weit in Richtung zu einer Profilhinterkante 20 hin erstreckt, ungefähr bis zu einem Bereich, in dem das Profil seine größte Dicke erreicht.
Das erste Heizelement 16 ist während der Herstellung der ersten Halbschale 10 gemeinsam mit dem Fasermaterial 12 in eine Kunststoffmatrix eingebettet worden. Es befindet sich an einer Außenseite 22 der ersten Halbschale 10, wobei eine nochmals außerhalb des ersten Heizelements 16 angeordnete Deckschicht (nicht gezeigt) von einem in die Herstellungsform 14 eingebrachten Gelcoat oder einer später aufgebrachten Schutzschicht, etwa einem Lack, gebildet sein kann.
An der Innenseite 24 der ersten Halbschale 10 ist ein erstes Kontaktelement 26 befestigt, insbesondere durch Verkleben eines Befestigungsabschnitts 28 des ersten Kontaktelements 26 mit der Innenseite 24 der ersten Halbschale 10. Das erste Kontaktelement 26 weist eine in das Innere des Rotorblatts hineinragende Kontaktfeder 30 auf, die gebogen und federelastisch ausgeführt ist, insbesondere in Form einer Zunge.
Eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Heizelement 16 und dem ersten Kontaktelement 26 ist durch eine elektrische Leitung 32, in der Figur punktiert gezeigt, hergestellt. Diese befindet sich im elektrischen Kontakt mit dem ersten Heizelement 16 und dem Befestigungsabschnitt 28 des ersten Kontaktelements 26. Sie ist durch die erste Halbschale 10 von der Außenseite 22 zur Innenseite 24 hindurchgeführt. Die elektrische Leitung 32 ist fest mit der ersten Halbschale 10 verbunden, insbesondere durch Verkleben mit und/oder Einbetten in ein bzw. das Kunststoffmaterial der ersten Halbschale 10.
Rechts in der 1 dargestellt ist eine zweite Halbschale 34, die ebenso wie die erste Halbschale 10 noch in einer Herstellungsform 36 angeordnet ist. Die zweite Halbschale 34 weist ein zweites Heizelement 38 auf, das entsprechend dem ersten Heizelement 16 der ersten Halbschale 10 angeordnet ist. Aufbau und Herstellungsweise der zweiten Halbschale 34 entsprechen der ersten Halbschale 10 und werden nicht noch einmal erläutert.
Die zweite Halbschale 34 weist ein zweites Kontaktelement 40 auf, das an der Innenseite 24 der zweiten Halbschale 34 befestigt ist, wie in Verbindung mit dem ersten Kontaktelement 26 erläutert. Das zweite Kontaktelement 40 weist hierzu zwei Befestigungsabschnitte 28 auf. Das zweite Kontaktelement 40 weist jedoch keine Kontaktfeder auf, sondern eine Kontaktfläche 42, die sich in einer festen Anordnung relativ zu der zweiten Halbschale 34 befindet. Die Kontaktfläche 42 ist großflächig ausgebildet und verläuft parallel zu einer Trennebene, entlang der die erste Halbschale 10 und die zweite Halbschale 34 miteinander verbunden werden.
Das zweite Kontaktelement 40 ist über eine elektrische Leitung 44 mit dem zweiten Heizelement 38 verbunden, entsprechend der Verbindung des ersten Heizelements 16 mit dem ersten Kontaktelement 26 über die elektrische Leitung 32.
Nachdem das erste Kontaktelement 26 und das zweite Kontaktelement 40 an den zugehörigen Halbschalen 10, 34 befestigt worden sind, wie in der 1 dargestellt, werden die beiden Halbschalen 10, 34 relativ zueinander in einer vorgegebenen Anordnung positioniert, die in der 2 gezeigt ist. Die vorgegebene Anordnung entspricht derjenigen der beiden Halbschalen 10, 34 im fertigen Windenergieanlagenrotorblatt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wurde die Herstellungsform 14 der ersten Halbschale einschließlich der darin angeordneten ersten Halbschale 10 auf die Herstellungsform 36 der zweiten Halbschale 34 mit der darin angeordneten zweiten Halbschale 34 geklappt. Hierzu wurde eine Montagevorrichtung 60 verwendet, an der die beiden Herstellungsformen 14, 36 befestigt sind. Die Montagevorrichtung 60 weist eine nahe der Profilnasenkante 18 angeordnete Drehachse 62 auf, um die herum die beiden Herstellungsformen 14, 36 geklappt werden können.
In der Anordnung der 2 werden die beiden Halbschalen 10, 34 durch Verkleben miteinander verbunden. Klebstoffschichten 46 im Bereich der Profilnasenkante 18 und der Profilhinterkante 20 sind in der 2 gepunktet angedeutet. Wie in der 2 erkennbar, bildet die Klebstoffschicht 46 im Bereich der Profilnasenkante 18 eine elektrische Isolationsschicht zwischen dem ersten Heizelement 16 und dem zweiten Heizelement 38.
Man erkennt, dass das erste Kontaktelement 26 und das zweite Kontaktelement 40 einander berühren. Genauer liegt die Kontaktfeder 30 des ersten Kontaktelements 26 mittels ihrer Federkraft vorgespannt an der Kontaktfläche 42 des zweiten Kontaktelements 40 an. Dadurch wird beim Positionieren der beiden Halbschalen 10, 34 automatisch eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Heizelement 16 und dem zweiten Heizelement 38 hergestellt.
3 zeigt, wie das erste Heizelement 16 und das zweite Heizelement 38 miteinander elektrisch verbunden und an eine elektrische Energieversorgung angeschlossen werden. Die Darstellung ist schematisch und entspricht einer Ansicht von vorn auf die Profilnasenkante 18 des fertigen Windenergieanlagenrotorblatts. Im Bereich der Profilnasenkante 18 ist die dortige Klebstoffschicht 46 angedeutet. Oberhalb davon erkennt man das erste Heizelement 16, unterhalb davon das zweite Heizelement 38.
Das erste Heizelement 16 weist ein blattwurzelseitiges Ende 54 und ein blattspitzenseitiges Ende 52 auf. Das zweite Heizelement 36 weist ein blattwurzelseitiges Ende 58 und ein blattspitzenseitiges Ende 56 auf. Im Bereich der blattwurzelseitigen Enden 54, 58 sind elektrische Anschlussleitungen 48, 50 angeordnet, die eine elektrische Verbindung zu einer nicht dargestellten Stromversorgungseinrichtung bereitstellen.
An den blattspitzenseitigen Enden 52, 56 sind schematisch die beiden Kontaktelemente 26, 40 dargestellt, die über zugeordnete elektrische Leitungen 32, 44 mit den jeweiligen blattspitzenseitigen Enden 52, 56 der beiden Heizelemente 16, 38 verbunden sind. Somit ergibt sich insgesamt eine elektrische Verbindung von der elektrischen Anschlussleitung 50 über das erste Heizelement 16, die elektrische Leitung 32, die Kontaktierung über erstes und zweites Kontaktelement 26, 40, die elektrische Leitung 44, das zweite Heizelement 38 und die elektrische Anschlussleitung 48. Die Klebstoffschicht 46 im Bereich der Profilnasenkante 18 stellt eine elektrische Isolation zwischen dem ersten Heizelement 16 und dem zweiten Heizelement 38 sicher.
Bezugszeichenliste

10: Erste Halbschale
12: Fasermaterial
14: Herstellungsform erste Halbschale
16: Erstes Heizelement
18: Profilnasenkante
20: Profilhinterkante
22: Außenseite
24: Innenseite
26: Erstes Kontaktelement
28: Befestigungsabschnitt
30: Kontaktfeder
32: Elektrische Leitung
34: Zweite Halbschale
36: Herstellungsform
38: Zweites Heizelement
40: Zweites Kontaktelement
42: Kontaktfläche
44: Elektrische Leitung
46: Klebstoffschicht
48: Elektrische Anschlussleitung
50: Elektrische Anschlussleitung
52: Blattspitzenseitiges Ende des ersten Heizelements
54: Blattwurzelseitiges Ende des ersten Heizelements
56: Blattspitzenseitiges Ende des zweiten Heizelements
58: Blattwurzelseitiges Ende des zweiten Heizelements
60: Montagevorrichtung
62: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6145787 [0002]
WO 2011/127997 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Windenergieanlagenrotorblatts mit den folgenden Schritten: • Bereitstellen einer ersten Halbschale (10), • Anordnen eines ersten elektrischen Heizelements (16) an der ersten Halbschale (10), • Befestigen eines ersten Kontaktelements (26) an der ersten Halbschale (10), • Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kontaktelement (26) und dem ersten Heizelement (10), • Bereitstellen einer zweiten Halbschale (34), • Anordnen eines zweiten elektrischen Heizelements (38) an der zweiten Halbschale (34), • Befestigen eines zweiten Kontaktelements (40) an der zweiten Halbschale (34), • Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Kontaktelement (40) und dem zweiten Heizelement (38), • Positionieren der beiden Halbschalen (10, 34) in einer vorgegebenen Anordnung, in der sich die beiden Kontaktelemente (26, 40) berühren, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Heizelementen (16, 38) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (26) eine Kontaktfeder (30) aufweist, die beim Positionieren der beiden Halbschalen (10, 34) in der vorgegebenen Anordnung verformt wird, so dass sie gegen das zweite Kontaktelement (40) vorgespannt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (26) an einer Innenseite der ersten Halbschale (10) und das zweite Kontaktelement (40) an einer Innenseite der zweiten Halbschale (34) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (10, 34) jeweils in einer Herstellungsform (14, 36) hergestellt werden, in der das jeweilige Heizelement (16, 38) gemeinsam mit Verstärkungsfasern (12) für die jeweilige Halbschale (10, 34) angeordnet und in ein Kunststoffmaterial eingebettet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (10, 34) jeweils in einer Herstellungsform (14, 36) hergestellt werden, in der Verstärkungsfasern (12) für die jeweilige Halbschale (10, 34) angeordnet und in ein Kunststoffmaterial eingebettet werden, wobei die beiden Halbschalen nach dem Positionieren in der vorgegebenen Anordnung miteinander verbunden und die Heizelemente (16, 38) an den miteinander verbundenen Halbschalen befestigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (26) durch eine Wandung der ersten Halbschale (10) und das zweite Kontaktelement (40) durch eine Wandung der zweiten Halbschale (34) hindurchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktelemente (26, 40) an den jeweiligen Halbschalen (10, 34) befestigt werden, nachdem das Kunststoffmaterial ausgehärtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Heizelemente (16, 38) in der vorgegebenen Anordnung der beiden Halbschalen (10, 34) durch eine Klebstoffschicht (46) voneinander elektrisch isoliert sind.
Windenergieanlagenrotorblatt mit • einer ersten Halbschale (10), an der ein erstes elektrisches Heizelement (16) angeordnet ist, • einer zweiten Halbschale (34), an der ein zweites elektrisches Heizelement (38) angeordnet ist, wobei • die beiden Halbschalen (10, 34) in einer vorgegebenen Anordnung miteinander verbunden sind und • das erste Heizelement (16) elektrisch leitend mit einem ersten Kontaktelement (26) und das zweite Heizelement (38) elektrisch leitend mit einem zweiten Kontaktelement (40) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass • das erste Kontaktelement (26) derart an der ersten Halbschale (10) und das zweite Kontaktelement (40) derart an der zweiten Halbschale (34) befestigt ist, dass das erste Kontaktelement (26) das zweite Kontaktelement (40) berührt, wenn sich die beiden Halbschalen (10, 34) in der vorgegebenen Anordnung befinden.
Windenergieanlagenrotorblatt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden Heizelemente (16, 38) ein blattwurzelseitiges Ende (54, 58) und ein blattspitzenseitiges Ende (52, 56) aufweist, wobei das erste Kontaktelement (26) mit dem blattspitzenseitigen Ende (52) des ersten Heizelements (16) und das zweite Kontaktelement (40) mit dem blattspitzenseitigen Ende (56) des zweiten Heizelements (38) verbunden ist.
Windenergieanlagenrotorblatt nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (26) an einer Innenseite der ersten Halbschale (10) und das zweite Kontaktelement (40) an einer Innenseite der zweiten Halbschale (34) angeordnet ist.
Windenergieanlagenrotorblatt nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (26) eine Kontaktfeder (30) aufweist, die in der vorgegebenen Anordnung der beiden Halbschalen (10, 34) gegen das zweite Kontaktelement (40) vorgespannt ist.
Windenergieanlagenrotorblatt nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktelement (40) eine relativ zur zweiten Halbschale (34) fest angeordnete Kontaktfläche (42) aufweist.
Windenergieanlagenrotorblatt nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (26) und/oder das zweite Kontaktelement (40) eine Kontaktfläche (42) mit einer Größe von 4 cm² oder mehr aufweist.
Windenergieanlagenrotorblatt nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Heizelementen (16, 38) in der vorgegebenen Anordnung der Halbschalen (10, 34) eine Schicht zur elektrische Isolation angeordnet ist.