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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch kontaktierbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen und ein zugehöriges Rotorsystem mit solchen Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen.
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Bei der Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) entsteht das Bauteil erst im letzten Prozessschritt – der Imprägnierung – mit z. B. flüssigem Kunststoff, wobei die Fasern zur Verstärkung des Kunststoffes – Verstärkungsfasern – mit dem flüssigen Kunststoff in Form einer vorgegebenen Struktur zusammengeführt werden. Als flüssiger Kunststoff kann flüssiges Harz eingesetzt werden.
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Bei schnelldrehenden Rotorsystemen bedingt ein zuverlässiger Einsatz von z. B. neuartigen Faser-Kunststoff-Verbund-Laufschaufeln/-Rotorblättern mit integrierten Funktionseinheiten einschließlich von Funktionselementen, die z. B. zur Schwingungsmessung oder zur Schwingungsdämpfung eingesetzt werden können, innovative Lösungen hinsichtlich der elektrischen Verbindung von in die Laufschaufel/Rotorblättern eingebetteten Komponenten an die außerhalb der Laufschaufeln/Rotorblättern befindlichen Einrichtungen, insbesondere von Rotorwellenanordnungen. Die strukturintegrierten Funktionselemente in den Laufschaufeln/Rotorblättern müssen dabei die hohen Zentrifugalkräfte ertragen und gleichzeitig sich in die bestehenden Schaufelgeometrien und Rotorblattgeometrien integrieren lassen.
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Es wird eingeschätzt, dass es für schnelldrehende Rotorsysteme Probleme bei elektrischen Kontakten zwischen Funktionselemente enthaltenden Schaufeln/Rotorblättern, die an der Rotorwellenanordnung befestigt werden, und den elektrischen Anschlüssen der Rotorwellenanordnung gibt.
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Nachteile des Standes der Technik bestehen darin, dass existierende Einrichtungen zur externen Kontaktierung von Funktionseinheiten mit Funktionselementen bei nichtdrehenden Systemen sich nicht direkt auf schnelldrehende Rotorsysteme übertragen lassen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch kontaktierbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen und ein zugehöriges Rotorsystem mit solchen Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass die elektrische Kontaktverbindung zwischen Bauteil und anschließbarer Anordnung bei schnelldrehenden Rotorsystemen verbessert wenden kann, indem die ursprüngliche Funktion des Rotors nicht beeinträchtigt wird und zugleich keine negativen Effekte bezüglich Strukturintegrität verursacht werden.
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Darüber hinaus soll die elektrische Kontaktverbindung extremen Zentrifugalkräften standhalten und die zugehörigen Elemente und Komponenten sollen sich in den bestehenden Fertigungsprozess integrieren lassen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Bei dem Verfahren zur Herstellung von elektrisch kontaktierbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen mit verarbeitbaren Verstärkungsfaser-Strukturen, wird gemäß dem Kennzeichenteil des Patenanspruchs 1
für darin befindliche, zumindest ein Funktionselement enthaltende Funktionseinheiten eine Ausbildung von elektrischen Kontaktstellen der Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile mit jeweils einem zugänglichen offenen Zugang/Eingang am Rande der hergestellten Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile durchgeführt,
wobei in einem ersten wesentlichen Schritt im Gebiet eines erweiterten vorgegebenen Kontaktbereiches mindestens ein an einem freien Endteil durch Verschluss verschlossenes, hohles elektrisches Verbindungselement angeordnet wird, das in der Struktur des Faser-Kunststoff-Verbundes nach Aushärtung von kunststoffinjizierten Verstärkungsfaser-Strukturen arretiert ist, und
wobei in einem zweiten wesentlichen Schritt im Gebiet des erweiterten vorgegebenen Kontaktbereiches ein quer zu den elektrischen Verbindungselementen geführter Schnitt durchgeführt wird, mit dem ein Faser-Kunststoff-Verbundabschnitt einschließlich des darin befindlichen verschlossenen Endteils der hohlen elektrischen Verbindungselemente abgetrennt wird, wobei durch den Schnitt der Faser-Kunststoff-Verbundabschnitt unter Berücksichtigung des Hohlraums der elektrischen Verbindungselemente derart abgetrennt wird, dass am im Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil verbleibenden Rest des elektrischen Verbindungselements ein offener Zugang/Eingang zugänglich gemacht wird, dem ein angepasster korrespondierender Stecker einer elektrischen Kontaktstelle von mindestens einer anschließbaren Anordnung zugeordnet werden, um eine stabile elektrische Kontaktverbindung herbeizuführen.
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Die die elektrischen Kontaktstellen umgebenden Verstärkungsfaser-Strukturen können vor den Teil-Schritten der Kunststoffinjektion und Imprägnierung durch Schichtung der Verstärkungsfaser-Struktur mit vorzugsweise schichtweisem Einbringen der die auszubildenden Kontaktstellen enthaltenden Funktionseinheit zwischen die Verstärkungsfaser-Strukturen, durch Verpressen der kunststoffinjizierten und die Funktionseinheit enthaltenden Verstärkungsfaser-Strukturen, durch Wicklung der Verstärkungsfaser-Struktur um die Funktionseinheit oder durch Flechten der Verstärkungsfaser-Struktur um die Funktionseinheit herum verarbeitet werden.
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Als Verstärkungsfaser-Strukturen können für die Schichtungsdurchführung Verstärkungsfaser-Lagen eingesetzt werden.
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Vor der Durchführung der Verarbeitung können in dem ein hohles Röhrchen aufweisenden elektrischen Verbindungselement auf der zum Funktionselement gerichteten Seite der freie Endteil des elektrischen Leiters von Anschlussleitungen zum Funktionselement im hohlen Röhrchen befestigt und der verbleibende Hohlraum des Röhrchens zum Schutz vor Infiltration von flüssigem Kunststoff auf der anderen Seite des hohlen Röhrchens mit einem Verschluss verschlossen werden.
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Das Verfahren zur Herstellung von elektrisch kontaktierbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen mittels einer Schichtungsdurchführung von Verstärkungsfaser-Lagen unter Einsatz von geteilten Formwerkzeugen, die zumindest aus einem ersten Teil-Formwerkzeug und einem zweiten Teil-Formwerkzeug bestehen,
kann zumindest mit folgenden Teil-Schritten durchgeführt werden:
- – Schritt A: Auswahl eines geteilten Formwerkzeuges mit dem ersten Teil-Formwerkzeug mit einer dann befindlichen Werkzeugausnehmung, die weitgehend der Form des herzustellenden Bauteils entspricht,
- – Schritt B: Einlegen zumindest einer ersten Verstärkungsfaser-Lage aus mindestens einer strukturierten Faser-Einzellage in die Werkzeugausnehmung,
- – Schritt C: Einbringen einer Funktionseinheit, bestehend zumindest aus einer Trägerfolie mit darauf aufgebrachtem Funktionselement mit zumindest einer auf einer Trägerfolie befestigten Anschlussleitung mit einem zugangsverschlossenen Verbindungselement im Gebiet des vorgegebenen Kontaktbereiches auf die Verstärkungsfaser-Lage,
- – Schritt D: Einlegen eines Verstärkungsfaser-Lagen-Stapels von mehreren Verstärkungsfaser-Lagen in den verbleibenden Freiraum der Werkzeugausnehmung,
- – Schritt E: Formschließung des ersten Teil-Formwerkzeuges mittels eines zweiten Teil-Formwerkzeuges, das mit mindestens zwei durchgängigen Öffnungen zur Durchführung einer nachfolgenden Kunststoffinjektion in die belegte Werkzeugausnehmung versehen wird,
- – Schritt F: Kunststoffinjektion zur Imprägnierung aller Verstärkungsfaser-Lagen, wobei der flüssige Kunststoff in die mit den Verstärkungsfaser-Lagen und der Funktionseinheit ausgelegte Werkzeugausnehmung gepresst wird,
- – Schritt G: Aushärtung der kunststoffinjizierten Verstärkungsfaser-Lagen gemeinsam mit der dazwischen liegenden Funktionseinheit im geschlossenen Formwerkzeug solange, bis die Aushärtung der kunststoffinjizierten Verstärkungsfaser-Lagen zu einem konsolidierten Bauteil beendet ist,
- – Schritt H: Entformung des ausgehärteten Bauteils aus dem geteilten Formwerkzeug, wobei das zweite Teil-Formwerkzeug vom ersten Teil-Formwerkzeug getrennt/entfernt wird und das ausgehärtete Bauteil aus der Werkzeugausnehmung entnommen wird,
- – Schritt I: Durchführung eines Schnittes im Gebiet des vorgegebenen Kontaktbereiches des Bauteils mittels Abschneiden eines Bauteilabschnitts zur Öffnung mindestens eines Zugangs und somit zur Zugänglichmachung von elektrischen Kontaktstellen an den elektrischen Verbindungselementen für steckartige Kontaktstellen einer anderen Anordnung.
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Beim Auflegen/Einbringen der Funktionseinheit gemäß Schritt C auf die darunter befindliche Verstärkungsfaser-Lage wird die Funktionseinheit im Gebiet des vorgegebenen elektrischen Kontaktbereiches des Bauteils positioniert.
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Mittels der Durchführung des Schnittes im Gebiet des vorgegebenen elektrischen Kontaktbereiches gemäß Schritt I erfolgt das Abschneiden des Bauteilabschnittes am Fußbereich des Bauteils und auf der Schnittfläche werden die elektrischen Kontaktstellen für eine Kontaktverbindung mit einer dafür vorgesehenen Anordnung/Vorrichtung zugänglich gemacht.
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Gemäß Schritt I wird die Schnittdurchführung längs einer vorgegebenen Schnittlinie im vorgegebenen Kontaktbereich ausgeführt, wobei querschnittsmäßig die Schnittfläche mit mindestens einer zugänglichen elektrischen Kontaktstelle des elektrischen Verbindungselementes entsteht, wobei der Bauteilabschnitt vom entformten Bauteil entfernt wird, womit der jeweilige offene Zugang, den die elektrischen Kontaktstellen des Bauteils bieten, durch die elektrischen Verbindungselemente in Form zumindest von mechanisch stabilen und elektrisch leitenden Röhrchen zugänglich gemacht wird.
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Gemäß Schritt F kann als flüssiger Kunststoff insbesondere aushärtbares Harz vorzugsweise mit darin befindlichen Additiven eingesetzt werden.
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Gemäß Schritt E kann während der Formwerkzeugschließung ein Verpressen der zwischen den beiden Teil-Formwerkzeugen befindlichen Verstärkungsfaser-Lagen und Funktionseinheit durchgeführt werden.
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Anstelle des unmittelbaren Aufiegens/Einbringens der Funktionseinheit jeweils auf die in der Werkzeugausnehmung befindliche Verstärkungsfaser-Lage während der Verarbeitung kann auch eine als Funktionseinlage deklarierte Verstärkungsfaser-Lage mit vor der Verarbeitung aufgebrachter Funktionseinheit eingebracht werden.
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In einem Beispiel können die Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile als elektrisch kontaktierbare Rotorblätter eines Rotorsystems mit einer dazu korrespondierende elektrische Kontaktstellen aufweisenden Rotorwellenanordnung ausgebildet sein,
wobei die Schritte A, B, C, D, E, F, G, H, I mit rotorsystemzugeschnittenen Verfahrens-Schritt-Ergänzungen im Detail durchgeführt werden:
- – Schritt A: Auswahl eines geteilten Formwerkzeuges aus zumindest zwei Teil-Formwerkzeugen, wobei das erste Teil-Formwerkzeug mit einer darin befindlichen Werkzeugausnehmung, die weitgehend der Form des Rotorblattes entspricht, versehen wird,
- – Schritt B: Auflegen von mindestens einer Faser-Einzellage entsprechenden Verstärkungsfaser-Lage in die der Form des Rotorblattes zugeordneten Werkzeugausnehmung des ersten Teil-Formwerkzeuges, das zu dem geteilten Formwerkzeug gehört,
- – Schritt C: Auflegen einer Funktionseinheit auf die Verstärkungsfaser-Lage im Fußbereich des herzustellenden Rotorblattes, wobei die Funktionseinheit zumindest aus einer Trägerfolie mit darauf aufgebrachtem Funktionselement mit zumindest einer auf einer Trägerfolie befestigten Anschlussleitung einschließlich eines auf einer Trägerfolie stabil arretierten und zugangsverschlossenen, hohlen und elektrisch leitenden Verbindungselementes in Richtung zur Rotorwellenanordnung ausgebildet ist,
- – Schritt D: Einlegen eines Verstärkungsfaser-Lagen-Stapels in Form weiterer Verstärkungsfaser-Lagen in den verbleibenden Freiraum der Werkzeugausnehmung auf die Funktionseinheit bis zur Füllung des verbleibenden Freiraums der Werkzeugausnehmung des ersten Teil-Formwerkzeuges,
- – Schritt E: Formschließung des ersten Teil-Formwerkzeuges durch Aufbringen eines zweiten Teil-Formwerkzeuges des geteilten Formwerkzeuges auf die letzte Verstärkungsfaser-Lage des Verstärkungsfaser-Lagen-Stapels, wobei das zweite Teil-Formwerkzeug mit mindestens zwei durchgängigen Öffnungen in Richtung zur Werkzeugausnehmung ausgebildet wird,
- – Schritt F: Kunststoffinjektion in die Werkzeugausnehmung durch zumindest eine der durchgängigen Öffnungen zum Imprägnieren der Verstärkungsfaser-Lagen mittels flüssigem Kunststoff,
- – Schritt G: Aushärten der imprägnierten Verstärkungsfaser-Lagen gemeinsam mit der dazwischen liegenden Funktionseinheit zu einem konsolidierten Faser-Kunststoff-Verbund-Rotorblatt,
- – Schritt H: Entformung des ausgehärteten Rotorblattes aus der Werkzeugausnehmung des geöffneten geteilten Formwerkzeuges nach Trennung des geteilten Formwerkzeuges in die Teil-Formwerkzeuge und
- – Schritt I: Abschneiden eines den zugangsverschlossenen Endbereich des elektrischen Verbindungselementes enthaltenden Rotorblattabschnittes im Fußbereich des konsolidierten Rotorblattes quer zu den fest arretierten elektrischen Verbindungselementen der Anschlussleitungen der Funktionseinheit zur Ausbildung zugänglicher offener Zugänge/Eingänge der elektrischen Kontaktstellen, wobei die offenen Zugänge/Eingänge zu den gegenüberliegend anpassbaren und mit den offenen Zugängen/Eingängen korrespondierenden Stecker enthaltenden Kontaktstellen der Rotorwellenanordnung gerichtet sind.
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In dem Rotorsystem mit Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen in Form von Rotorblättern und einer Rotorwellenanordnung, der eine zentrale Mess- und Steuereinheit zugeordnet ist, sind die Faser-Kunststoff-Verbund-Rotorblätter nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 13
die Rotorblätter mit eingeschlossenen Funktionseinheiten einschließlich mindestens eines als Aktor oder als Sensor wirkenden Funktionselementes ausgestattet sind,
wobei die Rotorblätter über ihre Schnittflächen im jeweiligen Fußbereich an die Rotorwellenanordnung fest angebracht sind und zwischen der Schnittfläche der Rotorblätter und der zugeordneten Berührungsschnittfläche der Rotorwellenanordnung jeweils eine elektrische Kontaktverbindung aus einem offenen Zugang/Eingang und einem korrespondierenden zugeordneten Stecker besteht, die einen energieversorgungstechnischen und/oder signaltechnischen Austausch zwischen den korrespondierenden Kontaktstellen der Rotorblätter und der Rotorwellenanordnung ermöglicht, und
wobei die elektrischen Kontaktstellen seitens der Rotorblätter jeweils elektrisch leitende, durch ein elektrisches Verbindungselement zugänglich gemachte Kontaktstellen der Anschlussleitungen der Funktionseinheiten einschließlich der Funktionselemente darstellen, wobei die zugänglichen Kontaktstellen mit den korrespondierenden elektrischen Kontaktstellen der Rotorwellenanordnung zur Ausbildung einer elektrischen Kontaktverbindung vorgesehen sind.
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Die Funktionselemente der Funktionseinheiten können unter anderem als Sensor zur Schwingungsmessung und/oder als Aktor zur Schwingungsdämpfung der Bauteile dienen.
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Die in ein Bauteil eingesetzte/eingebrachte Funktionseinheit kann zumindest enthalten
- – eine vorzugsweise klebende Trägerfolie,
- – ein auf der Trägerfolie befestigtes Funktionselement,
- – zumindest einen vom Funktionselement ausgehenden elektrischen Leiter und
- – mindestens ein mechanisch stabiles und elektrisches Verbindungselement, vorzugsweise zwei mechanisch stabile und elektrische Verbindungselemente, die mit dem jeweiligen elektrischen Leiter des Funktionselements Anschlussleitungen zu den Kontaktstellen darstellen.
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Die elektrischen Verbindungselemente der Funktionseinheit können zumindest bestehen aus
- – einem mechanisch stabilen, hohlen und elektrisch leitenden Röhrchen und
- – einer das elektrisch leitende hohle Röhrchen umgebenden Isolationsschicht.
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Ein elektrisches Verbindungselement kann mit einer die Isolationsschicht auf der Trägerfolie klebenden Arretierfolie und
wahlweise mit einer Klebstofffüllung, die die Freiräume zwischen der Isolationsschicht und der Trägerfolie sowie der Arretierfolie ausfüllt und damit die elektrischen Verbindungselemente auf der Trägerfolie verklebend unterstützt, auf der Trägerfolie befestigt sein.
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Vor dem Schritt F der Kunststoffinjektion ist in dem elektrischen Verbindungselement auf der zum Funktionselement gerichteten Seite der freie Endteil des elektrischen Leiters im hohlen Röhrchen befestigt und der verbleibende Hohlraum des Röhrchens wird zum Schutz vor Infiltration von flüssigem Kunststoff auf der anderen Seite des Röhrchens im anderen Endteil mit einem Verschluss verschlossen, was z. B. durch Quetschung oder mittels eines Lotpfropfens geschehen kann.
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Die durch den Querschnitt des Röhrchens vergrößerten elektrischen Kontaktstellen an der Schnittfläche des Rotorblattes können vorzugsweise in dessen mittleren Bereich des Fußbereiches vorhanden sein und direkt den Kontaktstellen der Rotorwellenanordnung zur Ausbildung einer elektrischen Kontaktverbindung korrespondierend gegenüberliegen.
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Die elektrischen Kontaktstellen an den Rotorblättern können je nach Bedarf und je nach Lage des Kontaktstellen Anschlusses und Ausbildung der Rotorwellenanordnung wahlweise auch an seitlichen Bereichen der Rotorblätter positioniert sein.
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Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Rotorsystems mit zentraler Mess- und Steuereinheit, wobei die schaufelartigen Rotorblätter als Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile mit eingeschlossenen Funktionseinheiten mit Funktionselementen ausgebildet sind,
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2 eine schematische Darstellung einer in ein Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil einbringbaren Funktionseinheit, bestehend aus mehreren Komponenten,
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3 eine vergrößerte Ansicht I einer Kontaktstelle eines stabilen elektrischen Verbindungselementes einer Anschlussleitung gemäß 2,
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4 einen vergrößerten Ausschnitt II mit einem Längsschnitt durch einen Teil des elektrischen Verbindungselementes mit einem offenen Röhrchen sowie mit einem in das Röhrchen eingebrachten Endteil des Leiters (Leitung) einer Anschlussleitung gemäß 2,
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5 eine Draufsicht auf eine Verstärkungsfaser-Lage mit einer aufliegenden Funktionseinheit,
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6 eine schematische Darstellung eines konsolidierten Bauteils mit dann befindlicher Funktionseinheit und einer vorgesehenen Schnittlinie zur Zugänglichmachung der Kontaktstellen der elektrischen Anschlussleitungen mit abtrennbarem Bauteilabschnitt,
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7 ein konsolidiertes Bauteil mit zugänglich gemachter Schnittfläche der Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktverbindung mit der Mess- und Steuereinheit der Rotorwellenanordnung des Rotorsystems,
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8 eine Seitenansicht III-III des konsolidierten Bauteils an der Schnittfläche gemäß 7 mit einem Bezug zum Verfahrens-Schritt I in der nachfolgenden 9f sowie mit offenen Zugängen/Eingängen,
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9 eine schematische Darstellung der Schrittfolge zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteils vor dem Schnitt gemäß 7 und 8 im Fußbereich des ausgehärteten Bauteils zur Ausbildung von zugänglichen elektrischen Kontaktstellen an der Schnittfläche des Bauteils, wobei
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9a ein erstes Teil-Formwerkzeug eines geteilten Formwerkzeuges im Querschnitt mit einer Werkzeugausnehmung vor dem Einlegen mindestens einer Verstärkungsfaser-Lage bestehend aus mindestens einer Faser-Einzellage, wobei
der Querschnitt im Fußbereich des späteren fertigen Bauteils und im Bereich des elektrischen Verbindungselements liegt (Verfahrens-Schritt A),
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9b das erste Teil-Formwerkzeug im Querschnitt mit mindestens einer in die Werkzeugausnehmung eingelegten Verstärkungsfaser-Lage aus mindestens einer Faser-Einzellage (Verfahrens-Schritt B),
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9c das erste Teil-Formwerkzeug im Querschnitt mit einer auf das Textilhalbzeug etwa im mittigen Bereich der Werkzeugausnehmung aufgelegten Funktionseinheit (Verfahrens-Schritt C),
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9d das erste Teil-Formwerkzeug im Querschnitt mit weiteren in die Werkzeugausnehmung eingelegten Verstärkungsfaser-Lagen – mit einem Verstärkungsfaser-Lagen-Stapel – in Form weiterer Faser-Einzellagen (Verfahrens-Schritt D),
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9e das mit einem zweiten Teil-Formwerkzeug formgeschlossene (Verfahrens-Schritt E) erste Teil-Formwerkzeug im Querschnitt, wobei das zweite Teil-Formwerkzeug mit mindestens zwei durchgängigen Öffnungen (Harzeinlass, Luftauslass) zur Durchführung einer Kunststoffinjektion (Verfahrens-Schritt F) – z. B. flüssiges Harz – versehen ist und
wobei das den Verstärkungsfaser-Lagen-Stapel enthaltende kunststoffinjizierte Bauteil solange in dem geschlossenen Form Werkzeug bleibt, bis die Aushärtung aller imprägnierten Verstärkungsfaser-Lagen zu einem konsolidierten Bauteil beendet ist (Verfahrens-Schritt G),
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9f das aus den beiden Teil-Formwerkzeugen bestehende und geöffnete Formwerkzeug im Querschnitt, wobei das zweite Teil-Formwerkzeug vom ersten Teil-Formwerkzeug abgetrennt/entfernt wird und das ausgehärtete Bauteil aus der Werkzeugausnehmung entnommen wird (Verfahrens-Schritt H),
zeigen,
um danach ein Abschneiden eines nicht weiter verwendbaren Bauteilabschnittes einschließlich des verschlossenen Röhrchenendteils im Gebiet des vorgegebenen elektrischen Kontaktbereiches zur Schaffung eines offenen, dem Röhrchenhohlraum zugeordneten Zugangs/Eingangs vornehmen zu können (Verfahrens-Schritt I),
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10 eine schematische Darstellung der beiden korrespondierenden Kontaktstellen von Bauteil und anzuschließender Anordnung im getrennten Zustand und
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11 eine schematische Darstellung der beiden korrespondierenden Kontaktstellen von Bauteil und anzuschließender Anordnung nach 10 im vereinigten elektrisch leitenden Zustand einer elektrischen Kontaktverbindung,
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Rotorsystems 1 zumindest mit drei schaufelartigen Bauteilen 2, 3, 4 in Form von Rotorblättern und mit einer Rotorwellenanordnung 15 mit zentraler Mess- und Steuereinheit 5, wobei die Bauteile 2, 3, 4 als Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile ausgebildet sind, gezeigt.
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Erfindungsgemäß sind die Bauteile 2, 3, 4 mit eingeschlossenen Funktionseinheiten 6, 7, 8 z. B. zur Schwingungsmessung und/oder zur Schwingungsdämpfung ausgestattet, wobei die Bauteile 2, 3, 4 über ihre Schnittflächen 9, 10, 11 im jeweiligen Fußbereich 12, 13, 14 an die Rotorwellenanordnung 15 fest angebracht sind und zwischen den Schnittflächen 9, 10, 11 der Bauteile 2, 3, 4 und der Rotorwellenanordnung 15 jeweils eine elektrische Kontaktverbindung 16, 17, 18 besteht, die einen energieversorgungstechnischen und/oder signaltechnischen Austausch ermöglichen, wobei die Kontaktverbindungen 16, 17, 18 seitens der Bauteile 2, 3, 4 jeweils elektrisch leitende, zugänglich gemachte, in 2 gezeigte Kontaktstellen 26, 27 von elektrischen Verbindungselementen 21, 22 der Anschlussleitungen 19, 20 der Funktionseinheiten 6, 7, 8 einschließlich der Funktionselemente 30, 31, 32 darstellen, die mit gegenüberliegenden und korrespondierenden rotorwellenanordnungsseitigen elektrischen Anschlüssen bzw. elektrischen Kontaktstellen in Kontaktverbindung 16, 17, 18 stehen.
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Der energieversorgungstechnische Austausch dient zur Energieversorgung des Funktionselements 30, 31, 32. Der signaltechnische Austausch betrifft Übertragungen von Signalen hin zum Funktionselement 30, 31, 32 und aus dem Funktionselement 30, 31, 32 heraus zur Rotorwellenanordnung 15.
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In der folgenden Darstellung sollen die Beschreibung der Bauteile für die Rotorblätter gelten und umgekehrt, ohne die Bauteile nur auf die Rotorblätter zu beschränken. Die Bauteile können auch für andere schnelldrehende Systeme eingesetzt werden.
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Im Folgenden werden die 2, 3 und 4 gemeinsam betrachtet.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer in ein Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil 3 einbringbaren Funktionseinheit 7 einschließlich des Funktionselementes 31 in Draufsicht. Die 3 zeigt eine seitliche Ansicht I einer Kontaktstelle 26 einer Anschlussleitung 22 mit offenem Zugang 48 gemäß 2. In 4 ist ein Ausschnitt II eines Längsschnittes durch einen Teil einer Anschlussleitung 20 im Bereich des elektrischen Verbindungselementes 22 mit einem einen Hohlraum 34 aufweisenden Röhrchen 33 gemäß 2 dargestellt. Die in das Bauteil 3 einsetzbare Funktionseinheit 7 enthält zumindest
- – eine Trägerfolie 25,
- – ein darauf befestigtes Funktionselement 31,
- – zwei vom Funktionselement 31 parallel ausgehende elektrische Leiter 23, 24, die im Allgemeinen jeweils als elektrische Leitung und als Teil der Anschlussleitung 19, 20 ausgebildet sind,
- – zwei elektrische Verbindungselemente 21, 22, die einen Teil der Anschlussleitungen 19, 20 zum vorgegebenen Kontaktbereich darstellen und die jeweils zumindest bestehen aus
- – einem mechanisch stabilen und elektrisch leitenden hohlen Röhrchen 33, in das der freie Endteil des elektrischen Leiters 23, 24 eingebracht ist und das an seinem freien Endteil einen offenen Zugang 47, 48 zur Kontaktierung mit steckbaren Kontaktstellen 53, 51 der Rotorwellenanordnung 15 besitzt, und
- – einer das Röhrchen 33 umgebenden Isolationsschicht 35.
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Die eingesetzten, mechanisch stabilen und elektrischen Verbindungselemente 21, 22 sind mit einem beidendseitig vorhandenen offenen Zugang/Eingang versehen, wobei der eine offene Eingang/Zugang mit dem jeweiligen elektrischen Leiter 23, 24 des Funktionselements 30, 31, 32 verbunden ist und wobei der Leiter 23, 24 Teil der Anschlussleitungen 19, 20 zu den Kontaktstellen 26, 27 ist.
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Ein elektrisches Verbindungselement 21, 22 wird auf der Trägerfolie 25 zumindest von
- – einer die Isolationsschicht 35 auf der Trägerfolie 25 haltenden und festklebenden Arretierfolie 29 und
- – wahlweise einer Klebstofffüllung 36, die die Freiräume zwischen der Isolationsschicht 35 und der Trägerfolie 25 sowie der Arretierfolie 29 ausfüllt und damit nach Klebstoffaushärtung die Halterung der elektrischen Verbindungselemente 21, 22 auf der Trägerfolie 25 unterstützt,
gehalten.
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Der freie, dem eingebrachten Leiter 23, 24 gegenüberliegende Endteil des Hohlraums 34 des Röhrchens 33 kann zum Schutz vor Infiltrierung mit flüssigem Kunststoff 43 mittels eines Verschlusses 49, 50 durch Quetschung des vom Leiteranschluss abgewandten Endteiles oder mittels eines Lotpfropfens verschlossen sein.
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Der anfängliche Verschluss 49, 50 wird durch das Abschneiden eines nicht weiter verwendbaren, ausgehärteten Faser-Kunststoff-Verbundabschnittes 46 beseitigt und somit ist das Röhrchen 33 durch den offenen Zugang/Eingang 47, 48 zugänglich für die korrespondierenden steckerartigen Kontaktstellen 53 mit Stecker 51 einer wahlweise zugeordneten Anordnung 15.
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Die Funktionseinheiten 6 und 8 sind ebenso wie die Funktionseinheit 7 in den Bauteilen 2, 3, 4 ausgebildet, so dass die drei Bauteile 2, 3, 4 als Rotorblätter im Falle eines Rotorsystems 1 zentralsymmetrisch gleich an der Rotorwellenanordnung 15 verwendet werden können.
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Die Funktionselemente 30, 31, 32 auf den Funktionseinheiten 6, 7, 8 können sowohl Aktor als auch Sensor sein.
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Im Folgenden werden die 5, 6, 7 und 8 gemeinsam betrachtet.
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In 5 ist ein Textilhalbzeug 37 mit der aufliegenden zweiten Funktionseinheit 7 dargestellt. Die 6 zeigt eine schematische Darstellung eines konsolidierten Bauteils 3 mit der darin befindlichen Funktionseinheit 7 und einer vorgesehenen Schnittlinie 28 zur Zugänglichmachung von um den Querschnitt der Röhrchen 33 vergrößerten Kontaktstellen 26, 27 der elektrischen Anschlussleitungen 19, 20. In 7 ist ein konsolidiertes Bauteil 3 mit freiliegender Schnittfläche 10 zur elektrischen Kontaktierung mit der Mess- und Steuereinheit 5 der Rotorwellenanordnung 15 des Rotorsystems 1 dargestellt. Die 8 zeigt eine seitliche Ansicht III-III des konsolidierten Bauteils 3 an der Schnittfläche 10 gemäß 7 mit den beiden Kontaktstellen 26 und 27.
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Der mittlere Fußbereich 12, 13, 14 eines Rotorblattes 2, 3, 4 des Rotorsystems 1 als zutreffender vorgegebener Kontaktbereich bietet genügend Bauraum für ein Funktionselement 30, 31, 32. Die Kontaktverbindung 16, 17, 18 zwischen den Bauteilen 2, 3, 4 und der Rotorwellenanordnung 15 wird von den prozessbedingt anfänglich verschlossenen, elektrisch leitenden Verbindungselementen 21, 22 mit mechanisch stabilen und elektrisch leitenden Röhrchen 33 unterstützt, die jeweils mit den Leitern 23, 24 des Funktionselementes 30, 31, 32 zu Anschlussleitungen 19, 20 verbunden sind. Die Trägerfolie 25 ist elektrisch isolierend. Die Röhrchen 33 werden durch die Trägerfolie 25 elektrisch isoliert und an die Trägerfolie 25 mittels einer klebenden Arretierfolie 29 angebracht (5). Die Funktionseinheit 6, 7, 8 mit der Trägerfolie 25 selbst wird auf die Verstärkungsfaser-Lagen 37 so ein-/aufgelegt, dass die vorgegebenen elektrischen Kontaktstellen 26, 27 im Bereich der vorgesehenen Schnittlinie 28 liegen (6). Nach der Konsolidierung, d. h. der Kunststoffinjektion und der Imprägnierung sowie erfolgten Aushärtung wird die Schnittausführung längs der vorgegebenen Schnittlinie 28 durchgeführt und es entsteht querschnittsmäßig die Schnittfläche 10 mit den beiden elektrischen Kontaktstellen 26, 27, wobei ein Teil – der den verschlossenen Teil der Verbindungselemente 21, 22 enthaltenden Bauteilabschnitt 46 – des Fußbereiches 13 abgetrennt und entfernt, wie in 7 gezeigt ist, wird, womit jeweils ein offener Zugang 47, 48 als Eingang der elektrischen Kontaktstellen 26, 27 für die steckartigen Kontaktstellen der Rotorwellenanordnung 15 erreicht wird, wie in 8 gezeigt ist. Die Funktionseinheit 6, 7, 8 bleibt dabei vollständig im Bauteil 2, 3, 4 integriert und an der Schnittfläche 10 sind die beiden elektrisch leitenden Kontaktstellen 26, 27 bereit zur elektrischen Kontaktierung mit den korrespondierenden und angepassten elektrischen Kontaktsteilen 53, 51 zur Rotorwellenanordnung 15.
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Infolge der mechanisch stabilen, eingebrachten Röhrchen 33 wird ein eindeutiger Schnitt längs der Schnittlinie 28 zur Zugänglichmachung der gewünschten Kontaktstellen 26, 27 herbeigeführt. Mit den in den elektrischen Verbindungselementen 21, 22 eingebrachten elektrisch leitenden Röhrchen 33 kann somit auch die Berührungsfläche der zugänglich gemachten Kontaktsteilen 26, 27 wesentlich vergrößert werden.
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Die 9 stellt eine Schrittfolge zur Herstellung eines über die spezielle Anwendung bei Rotorsystemen 1 hinaus einsetzbaren und anwendbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteils 3 vor dem Schnitt längs der Schnittlinie 28 im Fußbereich 13 des ausgehärteten Bauteils 3 zur Ausbildung von zugänglichen elektrischen Kontaktstellen 26, 27 an der Schnittfläche 10 des Bauteils 3 mittels einer Verfahrens-Schichtungsdurchführung von Verstärkungsfaser-Lagen 37, 39 dar, wobei
9a ein erstes Teil-Formwerkzeug 40 im Querschnitt mit einer Werkzeugausnehmung 41 ohne Verstärkungsfaser-Lage (Verfahrens-Schritt A),
9b das erste Teil-Formwerkzeug 40 im Querschnitt mit mindestens einer in die Werkzeugausnehmung 41 eingelegten Verstärkungsfaser-Lage 37 aus mindestens einer strukturierten Faser-Einzellage (Verfahrens-Schritt B),
9c das erste Teil-Formwerkzeug 40 im Querschnitt mit einer auf die Verstärkungsfaser-Lage 37 etwa im mittigen Bereich der Werkzeugausnehmung 41 aufgelegten Funktionseinheit 7 (Verfahrens-Schritt C),
9d das erste Teil-Formwerkzeug 40 im Querschnitt mit weiteren in die Bauteilausnehmung eingelegten Verstärkungsfaser-Lagen – einem Verstärkungsfaser-Lagen-Stapel 39 – in Form weiterer Faser-Einzellagen (Verfahrens-Schritt D),
9e das mit einem zweiten Teil-Formwerkzeug 42 formgeschlossene (Verfahrens-Schritt E) erste Teil-Formwerkzeug 40 im Querschnitt, wobei das zweite Teil-Formwerkzeug 42 mit mindestens zwei durchgängigen Öffnungen 44, 45 zur Durchführung einer Kunststoffinjektion (Verfahrens-Schritt F) – z. B. flüssiges Harz 43 – in die belegte Werkzeugausnehmung 41 versehen ist und wobei das den Verstärkungsfaser-Lagen-Stapel 39 enthaltende kunststoffinjizierte Bauteil 3 solange in dem geschlossenen Formwerkzeug 40–42 bleibt, bis die Aushärtung aller kunststoffinjizierten Verstärkungsfaser-Lagen 37, 39 zu einem konsolidierten Bauteil beendet ist (Verfahrens-Schritt G), wobei die Öffnung 45 für den Auslass von Luft 38 vorgesehen sein kann,
9f das aus den beiden Teil-Formwerkzeugen 40, 42 bestehende und geöffnete Formwerkzeug 40–42 im Querschnitt, wobei das zweite Teil-Formwerkzeug 42 vom ersten Teil-Formwerkzeug 40 entfernt wird und das ausgehärtete Bauteil 3 entnommen wird (Verfahrens-Schritt H),
zeigen.
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Zur Zugänglichmachung von offenen Zuständen 47, 48 der Kontaktstellen 26, 27 wird gemäß 7 der Bauteilabschnitt 46 abgetrennt (Verfahrens-Schritt I) und das fertige elektrisch kontaktierbare Bauteil 2, 3, 4 mit den zugänglichen Öffnungen 47, 48, wobei danach der Hohlraum 34 im Röhrchen 33 keinen ausgehärteten Kunststoff enthält, kann seinem Zweck zugeführt werden.
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Ein solcher Zweck kann, wie nachfolgend erläutert, die Ausbildung von Faser-Kunststoff-Verbund-Rotorblättern für schnelldrehende Rotorsysteme 1 sein.
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Die Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile 2, 3, 4 können deshalb als elektrisch kontaktierbare Rotorblätter des in 1 dargestellten Rotorsystems 1 mit zugangoffenen Kontaktstellen 26, 27 mit einer dazu Steckkontakt besitzende, korrespondierende elektrische Kontaktstellen aufweisenden Rotorwellenanordnung 15 ausgebildet sein,
wobei die vorgenannten Schritte A, B, C, D, E, F, G, H, I mit Verfahrens-Schritt-Ergänzungen im Detail auf der Basis der Verfahrens-Schichtung durchgeführt werden:
- – Schritt A: Auswahl eines geteilten Formwerkzeuges aus zumindest zwei Teil-Formwerkzeugen 40, 42, wobei das erste Teil-Formwerkzeug 40 mit einer darin befindlichen Werkzeugausnehmung 41, die der Form des Rotorblattes 2, 3, 4 entspricht, versehen wird,
- – Schritt B: Auflegen/Einbringen von einer mindestens einer Faser-Einzellage entsprechenden Verstärkungsfaser-Lage 37 in die der Form des Rotorblattes 2, 3, 4 zugeordneten Werkzeugausnehmung 41 des ersten Teil-Formwerkzeuges 40, das zu dem geteilten Formwerkzeug gehört,
- – Schritt C: Auflegen/Einbringen einer Funktionseinheit 6, 7, 8 auf die Verstärkungsfaser-Lage 37 im Fußbereich 12, 13, 14 des herzustellenden Rotorblattes 2, 3, 4, wobei die Funktionseinheit 6, 7, 8 zumindest aus einer Trägerfolie 25 mit darauf aufgebrachtem Funktionselement 30, 31, 32 mit zumindest einer auf einer Trägerfolie 25 befestigten Anschlussleitung 19, 20 einschließlich eines auf einer Trägerfolie 25 stabil arretierten und elektrisch leitenden und endseitig verschlossenen Verbindungselementes 21, 22 in Richtung zur Rotorwellenanordnung 15 ausgebildet ist,
- – Schritt D: Einlegen/Einbringen eines Verstärkungsfaser-Lagen-Stapels 39 in Form weiterer Verstärkungsfaser-Lagen in den verbleibenden Freiraum der Werkzeugausnehmung 41 und auf die Funktionseinheit 6, 7, 8 bis zur Füllung des verbleibenden Freiraums der Werkzeugausnehmung 41 des ersten Teil-Formwerkzeuges 40,
- – Schritt E: Formschließung des ersten Teil-Formwerkzeuges 40 durch Aufbringen eines zweiten Teil-Formwerkzeuges 42 des geteilten Formwerkzeuges auf die letzte Verstärkungsfaser-Lage des Verstärkungsfaser-Lagen-Stapels 39, wobei das zweite Teil-Formwerkzeug 42 mit mindestens zwei durchgängigen Öffnungen 44, 45 in Richtung zur Werkzeugausnehmung 41 ausgebildet wird,
- – Schritt F: Kunststoffinjektion in die Werkzeugausnehmung 41 durch zumindest eine der durchgängigen Öffnungen 44, 45 zum Imprägnieren der Verstärkungsfaser-Lagen 37, 39 mittels flüssigem Kunststoff 43,
- – Schritt G: Aushärten der imprägnierten Verstärkungsfaser-Lagen 37, 39 gemeinsam mit der dazwischen liegenden Funktionseinheit 6, 7, 8 zu einem konsolidierten Faser-Kunststoff-Verbund-Rotorblatt 2, 3, 4,
- – Schritt H: Entformung des ausgehärteten Rotorblattes 2, 3, 4 aus der Werkzeugausnehmung 41 des geöffneten geteilten Formwerkzeuges 40, 42 nach Trennung des geteilten Formwerkzeuges in die Teil-Formwerkzeuge 40, 42 und
- – Schritt I: Abschneiden eines den verschlossenen Endbereich des elektrischen Verbindungselementes enthaltenden Rotorblattabschnittes 46 im Fußbereich 12, 13, 14 des konsolidierten Rotorblattes 2, 3, 4 quer zu den fest arretierten elektrischen Verbindungselementen 21, 22 der Anschlussleitungen 19, 20 der Funktionseinheit 6, 7, 8 zur Ausbildung zugänglicher, mit einem offenen Zugang/Eingang 47, 48 versehener, elektrischer Kontaktstellen 26, 27, die zu den gegenüberliegend anpassbaren und steckerartigen korrespondierenden Kontaktstellen 53, 51 der Rotorwellenanordnung 15 gerichtet sind.
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Der offene Zugang/Eingang 47, 48 wird von der den Hohlraum 34 bildenden Innenwand des Röhrchens 33 gebildet und hat die Größe des zugehörigen Innendurchmessers des Röhrchens 33.
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Beim Schliefen der Formwerkzeuge 40, 42 kann ein Verpressen der zwischen den beiden Teil-Formwerkzeugen 40, 42 befindlichen Textilhalbzeuge 37, 39 einschließlich der eingebrachten Funktionseinheit 6, 7, 8 erfolgen.
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Durch das Abschneiden des Bauteilsabschnittes 46 wird eine Schnittfläche 9, 10, 11 am Fuße der Rotorblätter 2, 3, 4 erreicht, wobei durch die Schnittfläche 9, 10, 11 eine elektrische Kontaktverbindung 16, 17, 18 zu den Berührungsflächen 52 der Kontaktstellen 53 der Rotorwellenanordnung 15 erreicht wird, wobei die beiden offenen Eingänge/Zustände 47, 48 der Kontaktstellen 26, 27 sichtbar sind.
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Die elektrischen Kontaktstellen 26, 27 an der Schnittfläche 9, 10, 11 der Rotorblätter 2, 3, 4 sind vorzugsweise im mittleren Bereich des Fußbereiches 12, 13, 14 der Rotorblätter 2, 3, 4 eingelagert und liegen bei Befestigung der Rotorblätter 2, 3, 4 an der Rotorwellenanordnung 15 fußseitig direkt den Kontaktstellen der Rotorwellenanordnung 15 für eine Ausbildung fester Kontaktverbindungen 16, 17, 18 zur elektrischen Kontaktierung gegenüber. Je nach Anbindung der Rotorblätter 2, 3, 4 an der Rotorwellenanordnung 15 können die Kontaktstellen 26. 27 zu den korrespondierenden Kontaktstellen 53 der Rotorwellenanordnung 15 auch seitlich am Fußbereich 12, 13, 14 der Rotorblätter 2, 3, 4 vorhanden sein.
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Anstelle des unmittelbaren Auflegens der Funktionseinheit 6, 7, 8 jeweils auf das eingebrachte Textilhalbzeug 37 in Form einer Faser-Einzellage während der Verarbeitung kann auch eine als Funktionseinlage deklarierte Verstärkungsfaser-Lage 37 mit vor der Verarbeitung aufgebrachter Funktionseinheit 6, 7, 8 in die Werkzeugausnehmung 41 eingebracht werden.
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Das wesentlich Neue besteht im Einsatz von integrierbaren elektrisch kontaktbereiten Funktionseinheiten 6, 7, 8, die den eigentlichen Fertigungsprozess von schnelldrehenden Bauteilen/Rotorblättern als mögliche Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile 2, 3, 4 nicht beeinflussen und keine weiteren zusätzliche Nacharbeitungsschritte erfordern. Darüber hinaus garantiert die zweckmäßige Ausführung der elektrischen Kontaktierung eine hohe Beständigkeit gegen extreme Zentrifugalkräfte.
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Zusätzliche Vorteile bestehen darin, dass rotationsbedingte Kräfte die Kontaktverbindungen 16, 17, 18 mechanisch weniger belasten dank der vorteilhaften Lage der Kontaktierung am Fuß des entsprechenden Faser-Kunststoff-Verbund-Rotorblätter 2, 3, 4.
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In 10 ist eine schematische Darstellung der beiden korrespondierenden Kontaktstellen 27 und 53 des Bauteils 3 und der wahlweise anzuschließenden Anordnung 15 im mechanisch und elektrisch getrennten Zustand und in 11 ist eine schematische Darstellung der beiden korrespondierenden Kontaktstellen 27 und 53 des Bauteils 3 und der wahlweise anzuschließenden Anordnung 15 nach 10 im vereinigten mechanischen und elektrisch leitenden Zustand gezeigt.
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Der freie Endteil des Hohlraum 34 des Röhrchens 33 kann zum Schutz vor Infiltrierung mit flüssigem Kunststoff 43 mittels eines Verschlusses 49, 50 durch Quetschung des Endteiles oder mittels eines Lotpfropfens vor der Verarbeitung verschlossen sein, wobei der anfängliche Verschluss 49, 50 durch das Abschneiden eines ausgehärteten Bauteilabschnittes 46 gemäß 10 beseitigt wird. Die Röhrchen 33 sind dann durch die offenen Zugänge/Eingänge 47, 48 zugänglich für die z. B. als Stecker 51 ausgebildeten korrespondierenden Kontaktstellen 53 der Anordnung 15.
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Der offene Zugang/Eingang 47, 48 wird von der den Hohlraum 34 bildenden Innenwand des Röhrchens 33 gebildet und hat die Größe des zugehörigen Innendurchmessers des Röhrchens 33.
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Während die offenen Zugänge/Eingänge 47, 48 Aufnehmer sind, haben die Kontaktstellen 53 der Rotorwellenanordnung 15 Stecker 51, die bei der elektrischen Kontaktverbindung 16, 17, 18 gemäß 11 in die Aufnehmer 48 zur Kontaktausbildung geschoben werden. Aufnehmer 47, 48 und Stecker 51 bilden somit eine elektrisch leitende Einheit zur Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung 16, 17, 18.
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Im Allgemeinen betrachtet ist das Verfahren zur Herstellung von elektrisch kontaktierbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen 2, 3, 4 mit verarbeitbaren Verstärkungsfaser-Strukturen derart ausgebildet,
dass für darin befindliche, zumindest ein Funktionselement 30, 31, 32 enthaltende Funktionseinheiten 6, 7, 8 eine Ausbildung von elektrischen Kontaktstellen 26, 27 der Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile 2, 3, 4 mit jeweils einem zugänglichen offenen Zugang/Eingang 47, 48 am Rande der hergestellten Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile 2, 3, 4 durchgeführt wird,
wobei in einem ersten wesentlichen Schritt im Gebiet eines erweiterten vorgegebenen Kontaktbereiches mindestens ein an einem freien Endteil durch Verschluss 49, 50 verschlossenes, hohles elektrisches Verbindungselement 21, 22 angeordnet wird, das in der Struktur des Faser-Kunststoff-Verbundes FKV nach Aushärtung von kunststoffinjizierten Verstärkungsfaser-Strukturen 37, 39 arretiert ist, und
wobei in einem zweiten wesentlichen Schritt im Gebiet des erweiterten vorgegebenen Kontaktbereiches ein quer zu den elektrischen Verbindungselementen 21, 22 geführter Schnitt 28 durchgeführt wird, mit dem ein Faser-Kunststoff-Verbundabschnitt 46 einschließlich des darin befindlichen verschlossenen Endteils der hohlen elektrischen Verbindungselemente 21, 22 abgetrennt wird, wobei durch den Schnitt der Faser-Kunststoff-Verbundabschnitt 46 unter Berücksichtigung des Hohlraums 34 der elektrischen Verbindungselemente 21, 22 derart abgetrennt wird, dass am im Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil 2, 3, 4 verbleibenden Rest des elektrischen Verbindungselements 21, 22 ein offener Zugang/Eingang 47, 48 zugänglich gemacht wird, dem ein angepasster korrespondierender Stecker 51 einer elektrischen Kontaktstelle 53 von mindestens einer anschließbaren Anordnung 15 zugeordnet werden, um eine stabile elektrische Kontaktverbindung 16, 17, 18 herbeizuführen.
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Neben der in dem Ausführungsbeispiel erläuterten Anwendung zur Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen mittels Schichtung, wobei die die elektrischen Kontaktstellen umgebenden Verstärkungsfaser-Strukturen 37, 38 vor der Kunststoffinjektion und Imprägnierung durch Schichtung der Verstärkungsfaser-Struktur 37, 39 mit Einlegen/Einbringen der die auszubildenden Kontaktstellen enthaltenden Funktionseinheit 6, 7, 8 zwischen die Verstärkungsfaser-Strukturen 37, 39 verarbeitet werden, können weitere Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile durch Verpressen der kunststoffinjizierten und die Funktionseinheit 6, 7, 8 enthaltenden Verstärkungsfaser-Strukturen oder durch Wicklung der Verstärkungsfaser-Struktur um die Funktionseinheit 6, 7, 8 oder durch Flechten der Verstärkungsfaser-Struktur um die Funktionseinheit 6, 7, 8 herum hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotorsystem
- 2
- Erstes Bauteil/Erstes Rotorblatt
- 3
- Zweites Bauteil/Zweites Rotorblatt
- 4
- Drittes Bauteil/Drittes Rotorblatt
- 5
- Mess- und Steuereinheit
- 6
- Erste Funktionseinheit
- 7
- Zweite Funktionseinheit
- 8
- Dritte Funktionseinheit
- 9
- Erste Schnittfläche
- 10
- Zweite Schnittfläche
- 11
- Dritte Schnittfläche
- 12
- Erster Kontaktbereich/Erster Fußbereich
- 13
- Zweiter Kontaktbereich/Zweiter Fußbereich
- 14
- Dritter Kontaktbereich/Dritter Fußbereich
- 15
- Rotorwellenanordnung
- 16
- Erste Kontaktverbindung
- 17
- Zweiter Kontaktverbindung
- 18
- Dritte Kontaktverbindung
- 19
- Erste Anschlussleitung
- 20
- Zweite Anschlussleitung
- 21
- Erstes elektrisches Verbindungselement
- 22
- Zweites elektrisches Verbindungselement
- 23
- Erster Leiter
- 24
- Zweiter Leiter
- 25
- Trägerfolie
- 26
- Erste Kontaktstelle
- 27
- Zweite Kontaktstelle
- 28
- Schnittlinie
- 29
- Arretierfolie
- 30
- Erstes Funktionselement
- 31
- Zweites Funktionselement
- 32
- Drittes Funktionselement
- 33
- Röhrchen
- 34
- Hohlraum des Röhrchens
- 35
- Isolationsschicht
- 36
- Klebstofffüllung
- 37
- Erste Verstärkungsfaser-Lage
- 38
- Luft
- 39
- Verstärkungsfaser-Lagen-Stapel
- 40
- Erstes Teil-Formwerkzeug
- 41
- Werkzeugausnehmung
- 42
- Zweites Teil-Formwerkzeug
- 43
- Flüssiger Kunststoff/flüssiges Harz
- 44
- Erste durchgängige Öffnung
- 45
- Zweite durchgängige Öffnung
- 46
- Abgetrennter Bauteilabschnitt
- 47
- Erster offener Zugang/Eingang
- 48
- Zweiter offener Zugang/Eingang
- 49
- Erster Verschluss
- 50
- Zweiter Verschluss
- 51
- Stecker der Kontaktstelle der Rotorwellenanordnung
- 52
- Berührungsfläche der Rotorwellenanordnung
- 53
- Kontaktstelle der Rotorwellenanordnung
- FKV
- Faser-Kunststoff-Verbund
