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Die Erfindung betrifft eine Form zur Herstellung eines Steges für ein Rotorblatt, mit einem auf einer ersten Stützfläche aufliegenden ersten Stegabschnitt, mit einem auf einer zweiten Stützfläche stehenden zweiten Stegabschnitt, mit einer schrägen Verbindungsfläche zwischen erster Stützfläche und zweiter Stützfläche, mit einem Einleger im Bereich der schrägen Verbindungsfläche, und mit einer eine dritte Stützfläche aufweisenden Seitenwand zur Anlage am zweiten Stegabschnitt, nämlich dem ersten Stegabschnitt gegenüberstehend, wobei sich die Seitenwand insbesondere in Längsrichtung der Form bzw. des Rotorblattes erstreckt.
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Eine Form der genannten Art ist aus der
DE 10 2011 082 664 A1 bekannt. In einem Rotorblatt für eine Windenergieanlage sind innenseitig Gurte und Stege zur Aufnahme von Zug- und Drucklasten angeordnet. Ein oder mehrere Stege erstrecken sich in Längsrichtung des Rotorblattes und weisen ein C-Profil oder Doppel-T-Profil auf. Entsprechend dem Profil ergeben sich entweder zwei L-förmige Stegfüße oder zwei T-förmige Stegfüße.
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Die Stege werden typischerweise in Sandwich-Bauweise hergestellt, nämlich mit einem leichten Kern, welcher von kunststoffgetränkten Faserlagen umgeben ist, wobei der Kern ein I-Profil aufweist.
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Die Stegfüße sind flächig mit dem Rotorblatt im Übrigen bzw. mit einem Gurt in einer Halbschale des Rotorblattes verbunden. Entsprechend muss das Querschnittsprofil des betreffenden Stegfußes an den Profilverlauf des Rotorblattes angepasst sein. Der Winkel des Stegfußes gegenüber dem Kern ist über die Länge des Rotorblattes nicht konstant und kann sowohl über 90° als auch unter 90° liegen.
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Der Steg wird in einer speziellen Form durch Laminieren hergestellt. Die Form ist so ausgebildet, dass das Laminieren einerseits und das anschließende Entformen (das Lösen des Steges aus der Form) gut möglich sind. Insbesondere sollen Steg und Form keine Hinterschneidungen aufweisen. Aufgrund des sich über die Länge des Rotorblattes ändernden Profils des Stegfußes kann diese Anforderung nicht erfüllt werden. Die Form ist deshalb mit einem Einleger versehen. Korrespondierend zum Einleger weist die Form eine Seitenwand auf, an der der Stegfuß bzw. der zweite Stegabschnitt bei der Fertigung anliegt.
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Die Seitenwand ist in der
DE 10 2011 082 664 A1 als Winkel ausgebildet, wobei ein auf einer Stützfläche der Form liegender Winkelschenkel mit der Stützfläche verbunden ist. Eine Justierung der Seitenwand oder ein besonderer Druck der Seitenwand auf den Stegfuß sind nicht vorgesehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Form, mit der die Seitenwand im Herstellungsprozess justiert oder mit der Seitenwand Druck auf den Stegfuß ausgeübt werden können.
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Die erfindungsgemäße Form ist zur Lösung der Aufgabe gekennzeichnet durch Mittel zum Abstützen der Seitenwand gegen den zweiten Stegabschnitt. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird die Seitenwand nicht einfach nur an der Form im Übrigen befestigt. Vielmehr sind eigenständige Mittel zum Abstützen der Seitenwand gegen den zweiten Stegabschnitt vorgesehen. Insbesondere kann mit den Mitteln zum Abstützen Druck auf die Seitenwand ausgeübt werden. Die Seitenwand bildet auf diese Weise eine Druckplatte. Vorzugsweise sind die Mittel derart ausgebildet, dass eine Justierung der Position der Seitenwand relativ zur Form im Übrigen möglich ist.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel zum Abstützen der Seitenwand nur abschnittsweise, also entlang der Seitenwand mehrfach vorgesehen sind. Die Seitenwand erstreckt sich in Längsrichtung des Rotorblattes und soll den zweiten Stegabschnitt über die gesamte Länge abstützen. Demgegenüber genügt es, wenn die Mittel zum Abstützen der Seitenwand eine in Längsrichtung des Rotorblattes relativ kurze Ausdehnung aufweisen, dafür aber mehrfach vorhanden sind, bei ausreichender Steifigkeit der Seitenwand.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Seitenwand in Längsrichtung der Form unterteilt ausgebildet ist in aufeinanderfolgende Seitenwandabschnitte. Dadurch ist die Seitenwand einfacher handhabbar. In der Praxis können Form und Seitenwand insgesamt über 50 m lang sein. Vorzugsweise folgen die Seitenwandabschnitte ohne Abstand aufeinander, also Stoß an Stoß.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind als Mittel zum Abstützen der Seitenwand Keile und Anschläge vorgesehen, wobei die Anschläge mit Abstand zur Seitenwand zumindest zeitweise (an der Form im Übrigen) fixierbar sind, und wobei die Keile zum Einführen in Zwischenräume zwischen Seitenwand und Anschläge vorgesehen sind. Insbesondere durch die Keile ist eine Feinjustierung der Position der Seitenwand möglich, ebenso eine Anpassung des Druckes der Seitenwand gegen den zweiten Stegabschnitt. Idealerweise bleiben die Anschläge fest montiert, während die Keile bei der Herstellung eines Steges gesteckt und zum Entformen gezogen werden. Durch den Zwischenraum zwischen Seitenwand und Anschlägen kann die Seitenwand zur Entnahme des Steges aus der Form leicht abgenommen werden. Der Steg liegt dann frei und kann (gegebenenfalls zusammen mit dem Einleger) aus der Form entnommen werden. Zusätzlich ist über die Form der Keile eine Anpassung an den Winkel der Seitenwand möglich. Die Anschläge können dabei unverändert bleiben.
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Vorteilhafterweise sind die Anschläge als Knaggen oder Anschlagwinkel ausgebildet. Die Knaggen/Winkel sind in die Form eingesetzt oder insbesondere lösbar mit der Form verbunden und weisen jeweils eine Anschlagfläche für die Keile auf.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Steges für ein Rotorblatt, unter Verwendung einer Form mit einem auf einer ersten Stützfläche aufliegenden ersten Stegabschnitt, mit einem auf einer zweiten Stützfläche stehenden zweiten Stegabschnitt, mit einer schrägen Verbindungsfläche zwischen erster Stützfläche und zweiter Stützfläche, mit einem Einleger im Bereich der schrägen Verbindungsfläche, mit einer eine dritte Stützfläche aufweisenden Seitenwand zur Anlage am zweiten Stegabschnitt, nämlich dem ersten Stegabschnitt gegenüberstehend, wobei sich die Seitenwand insbesondere in Längsrichtung der Form bzw. des Rotorblattes erstreckt.
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Insbesondere geht es um ein Verfahren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Form.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren mit folgenden Schritten:
- a) der Einleger liegt an der schrägen Verbindungsfläche an,
- b) wenigstens eine Faserlage/Verstärkungslage wird über die erste Stützfläche und den Einleger gelegt, wobei ein Teil der Faserlage/Verstärkungslage am Einleger hinab bis auf die zweite Stützfläche reicht, insbesondere nimmt dabei die Faserlage/Verstärkungslage einen L-förmigen Querschnitt an,
- c) wenigstens eine Faserlage für den stehenden Stegabschnitt wird im Bereich des Einlegers an einen Teil der Faserlage/Verstärkungslage gemäß b) angelegt, wobei auch die Faserlage/Verstärkungslage gemäß c) einen insbesondere L-förmigen Querschnitt aufweist, dabei aber kürzer ist als die Faserlage/Verstärkungslage gemäß b),
- d) die Seitenwand wird auf die zweite Stützfläche gesetzt und dabei an einen Teil der Faserlage/Verstärkungslage gemäß c) angelegt,
- e) die Seitenwand wird gegen die Faserlage/Verstärkungslage für den stehenden Stegabschnitt gedruckt und fixiert,
- f) ein bislang nicht stehender Teil der Faserlage/Verstärkungslage für den stehenden Stegabschnitt wird aufgerichtet und an der Seitenwand fixiert,
- g) der Kern und abschließende Faserlagen/Verstärkungslagen werden in die Form eingelegt.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Steg für ein Rotorblatt, mit wenigstens einem Stegfuß, welcher wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen T-förmig oder C-förmig ausgebildet ist, hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 6 oder 7 oder in einer Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin auch ein Rotorblatt mit wenigstens einem Steg der zuvor genannten Art.
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Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch eine Windenergieanlage mit wenigstens einem Rotorblatt der voranstehend genannten Art.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Form mit eingelegtem Steg,
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2–7 Querschnitte analog 1, in der Abfolge der Schritte bei der Herstellung des Steges,
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8 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Form.
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Ein Steg zum Einbau in ein Rotorblatt für eine Windkraftanlage soll einen Doppel-T-Querschnitt erhalten, somit beidseitig einen T-Fuß aufweisen. Eine Hälfte oder ein noch kürzerer Abschnitt einer Form zur Herstellung des Steges ist in
1 im Querschnitt gezeigt, analog zur rechten Seite der
6 in der
DE 10 2011 082 664 A1 .
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Der Steg besteht im Wesentlichen aus einem quaderförmigen aber flachen Kern 11, welcher von mit Harz getränkten Verstärkungslagen 12, 13, 14 umgeben ist. Jede der Verstärkungslagen 12, 13, 14 kann selbst aus mehreren Lagen bestehen. Im vorliegenden Fall sind große Außenflächen des Kerns 11 von den Verstärkungslagen 13, 14 bedeckt, während eine fußseitige Stirnseite 15 des Kerns 11 von der Verstärkungslage 12 bedeckt ist. Die Verstärkungslage 12 bildet außerdem zusammen mit den Verstärkungslagen 13 und 14 seitliche Bereiche 16, 17 des Stegfußes. Hierzu sind die Verstärkungslagen 13, 14 im Bereich der Stirnseite 15 abgewinkelt angeordnet, verlaufen dort im Wesentlichen quer zur Haupterstreckungsrichtung des Kerns 11 und liegen zugleich an der Verstärkungslage 12 an.
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Die Form zur Aufnahme des Steges ist gestuft ausgebildet, nämlich mit einer horizontalen, mittleren Formwandung 18, mit demgegenüber in paralleler Ebene, nämlich tiefer liegenden seitlichen Formwandungen 19 und mit schrägen Formwandungen 20. Letztere verbinden die mittlere Formwandung 18 mit den seitlichen Formwandungen 19. In den Figuren sind nur auf einer Seite der mittleren Formwandung 18 die seitliche Formwandung 19 und die schräge Formwandung 20 gezeigt. An die seitliche Formwandung 19 kann noch eine demgegenüber abgewinkelte, abwärts gerichtete Formwandung 21 anschließen, siehe 2 bis 8.
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Zur Ergänzung der Form ist beidseitig der mittleren Formwandung 18 je ein Entformungseinleger 22 vorgesehen, welcher an der schrägen Formwandung 20 anliegt, dabei auf der seitlichen Formwandung 19 aufliegt und einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Seitlich am Entformungseinleger 22 kommt der seitliche Bereich 17 zu liegen. Zugleich liegt auf dem Entformungseinleger 22 ein Teil der Verstärkungslagen 14.
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Bestandteil der Form ist (beidseitig jeweils) auch eine entnehmbare, aufrechte Druckplatte 23, die im Wesentlichen entlang der seitlichen Bereiche 16, 17 ausgerichtet ist bzw. an diesen mit einer Druckseite 24 anliegt. Dabei steht die Druckplatte 23 auf der zugehörigen seitlichen Formwandung 19.
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Gehalten ist die Druckplatte 23 rückseitig (der Druckseite 24 gegenüberliegend) durch mehrere, entlang der Längserstreckung der Druckplatte 24 (Pfeil 25) angeordnete Knaggen 26. Die Knaggen 26 sind grundsätzlich ortsfest, vorzugsweise aber lösbar mit der zugehörigen seitlichen Formwandung 19 verbunden und weisen eine flache, große Grundplatte 27 sowie einen demgegenüber schmalen, aufrechten Schenkel 28 auf. Die Grundplatte 27 ist hier in die seitliche Formwandung 19 eingelassen. Der aufrechte Schenkel 28 liegt nicht unmittelbar an der Druckplatte 23 an. Vielmehr ist zwischen Schenkel 28 und Druckplatte 23 ein Keil 29 gesetzt.
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In der Darstellung gemäß 8 weist die Druckplatte 23 zusätzlich im Bereich der Knagge 26 eine Verstärkung 30 auf, an welcher der Keil 29 anliegt. Die Verstärkung 30 leitet die durch den Keil 29 aufgebrachte Kraft in die Druckplatte 23 ein und verteilt die Kraft dabei auf eine größere Fläche. Entsprechend sind Seitenwandungen der vorzugsweise massiven Verstärkung 30 schräg gerichtet, so dass die Verstärkung 30 am Keil 29 eine deutlich kleinere Anlagefläche aufweist als an der Druckplatte 23.
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Anhand der 2 bis 7 wird nachfolgend das Verfahren zum Herstellen des Steges erläutert:
Es wird ausgegangen von der Form, die in 2 wiederum nur hälftig und im Querschnitt gezeigt ist, mit ineinander übergehenden Formwandungen 18, 19, 20 und mit in die Formwandung 19 eingesetzter Knagge 26.
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Im nächsten Schritt wird der Entformungseinleger 22 eingesetzt und hierzu an die schräge Formwandung 20 angelegt. Zwischen dem Entformungseinleger 22 und der Knagge 26 verbleibt ein im Querschnitt im Wesentlichen rechteckiger Spalt 31. Eine Oberseite des Entformungseinlegers 22 schließt bündig mit einer Oberseite der mittleren Formwandung 18 ab.
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Gemäß 4 wird im nächsten Schritt die Verstärkungslage 14 auf die mittlere Formwandung 18 und den Entformungseinleger 22 gelegt. Dabei kommt ein Endbereich der Verstärkungslage 14 oberhalb der Formwandung 19 seitlich am Entformungseinleger 22 zu liegen, nämlich als Teil des seitlichen Bereichs 17.
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Weiterhin wird eine Verstärkungslage 12 seitlich an den zuvor genannten Endbereich (welcher am Entformungseinleger 22 anliegt) angelegt und steht dabei aufrecht auf der seitlichen Formwandung 19. Je nach Steifigkeit des Werkstoffs steht ein oberer Bereich der Verstärkungslage 12 über den Entformungseinleger 22 über oder wird temporär auf der Verstärkungslage 14 oberhalb des Entformungseinlegers 22 abgelegt.
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Gemäß 5 wird nun in den Spalt 31 die Druckplatte 23 eingesetzt und steht dabei auf der seitlichen Formwandung 19 auf. Zugleich liegt die Druckplatte 23 an der Verstärkungslage 12 an. Der obere Bereich der Verstärkungslage 12 wird an einem oberen Bereich der Druckplatte 23 festgeheftet, beispielsweise mit einem Kleber. Zwischen Knagge 26 und Druckplatte 23 wird der Keil 29 gesetzt, so dass der Spalt 31 vollständig ausgefüllt ist.
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Gemäß 6 wird nun auf die Verstärkungslage 14 der Kern 11 aufgelegt. Dabei reicht der Kern 11 bis über den Entformungseinleger 22 und an die Verstärkungseinlage 12 heran.
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Gemäß 7 wird schließlich die Verstärkungslage 13 auf dem Kern 11 abgelegt. Ein Endbereich der Verstärkungslage 13 erstreckt sich abgewinkelt nach oben, parallel zur Verstärkungslage 12 und zur Druckplatte 23.
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Die einzelnen Verstärkungslagen 12 bis 14 werden mit Harz getränkt, entweder während der beschriebenen Schritte, im Anschluss an jeden der Schritte oder im Anschluss an den letzten Schritt gemäß 7.
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Kern 11 und beidseitig aufliegende Verstärkungslagen 13, 14 bilden einen auf der mittleren Formwandung 18 flach aufliegenden ersten Stegabschnitt. Die mittlere Formwandung 18 bildet so eine erste Stützfläche für den aufliegenden ersten Stegabschnitt.
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Die aufrechten und parallel zur Druckplatte 23 verlaufenden Endbereiche der Verstärkungslagen 13, 14 bilden zusammen mit der Verstärkungslage 12 einen auf der seitlichen Formwandung 19 stehenden zweiten Stegabschnitt. Die seitliche Formwandung 19 bildet so eine zweite Stützfläche für den darauf stehenden, zweiten Stegabschnitt.
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Der stehende, zweite Stegabschnitt liegt an der Druckplatte 23 an. Letztere bildet so eine weitere, nämlich am stehenden, zweiten Stegabschnitt anliegende dritte Stützfläche, die dem liegenden, ersten Stegabschnitt gegenübersteht.
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Durch die beschriebene Form, bestehend aus den Formwandungen 18, 19, 20, dem Entformungseinleger 22, der Druckplatte 23 und den Mitteln zum Halten der Druckplatte 23 (hier: Keil 29 und Knagge 26), ist eine rationelle Fertigung möglich. Sowohl das Positionieren der Teile in der Form, als auch das Entformen nach Herstellung des Steges sind mit geringem Aufwand möglich. Dies gilt auch dann, wenn der auf der seitlichen Formwandung 19 stehende, zweite Stegabschnitt (Verstärkungslage 12 mit Endbereichen der Verstärkungslagen 13, 14) relativ zum Kern 11 nicht rechtwinklig sondern schräg ausgerichtet ist und sogar seinen Winkel im Verlauf der Längsrichtung (Pfeil 25) ändert.
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Zum Entformen werden zunächst die Mittel zum Halten der Druckplatte 23 gelöst, hier nur die Keile 29. Die Druckplatte 23 kann dann herausgezogen werden. Anschließend wird der Steg zusammen mit dem Entformungseinleger 22 aus der Form gehoben. Schließlich wird der Entformungseinleger 22 vom Steg im Übrigen getrennt. Auf diese Weise können auch Steg-Geometrien mit Hinterschneidungen in der dargestellten Form hergestellt werden.
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Gemäß 8 ist der Keil in besonderer Weise ausgebildet, nämlich zum Einsetzen parallel zur Längsrichtung (Pfeil 25) und damit auch parallel zur Längserstreckung der seitlichen Formwandung 19. Zugleich weist der Keil 29 eine Verdickung, bzw. einen seitlichen Anschlag 32 auf, welcher ein Vorbeigleiten des Keils 29 am aufrechten Schenkel 28 verhindert.
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Mit demselben Verfahren kann auch ein im Querschnitt C-förmiger Steg hergestellt werden, nämlich mit L-förmigen Stegfüßen. Ebenso ist eine Mischform möglich, mit einem T-Stegfuß und einem L-Stegfuß. Vorzugsweise erstreckt sich der stehende Abschnitt des L-Stegfußes zwischen dem Entformungseinleger 22 und der Druckplatte 23. Möglich ist aber auch ein stehender Abschnitt des L-Stegfußes oberhalb des Entformungseinlegers 22.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Kern (des Steges)
- 12
- Verstärkungslagen
- 13
- Verstärkungslagen
- 14
- Verstärkungslagen
- 15
- Stirnseite (des Kerns)
- 16
- Seitlicher Bereich
- 17
- Seitlicher Bereich
- 18
- Mittlere Formwandung
- 19
- Seitliche Formwandungen
- 20
- Schräge Formwandungen
- 21
- Abwärts gerichtete Formwandungen
- 22
- Entformungseinleger
- 23
- Druckplatte
- 24
- Druckseite
- 25
- Pfeil
- 26
- Knagge
- 27
- Grundplatte
- 28
- Aufrechter Schenkel
- 29
- Keil
- 30
- Verstärkung
- 31
- Spalt
- 32
- Anschlag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011082664 A1 [0002, 0006, 0023]
