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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts in einem Infusionsverfahren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen einer Mehrzahl flacher, sich in einer Längsrichtung erstreckender Pultrudate aus einem Faserverbundmaterial, wobei jedes Pultrudat in einem Zentralbereich einander gegenüberliegende große Flachseiten aufweist, die jeweils mit einem Abreißgewebe versehen sind, in Längsrichtung zu beiden Seiten des Abreißgewebes verlaufende äußere und einander quer zur Längsrichtung gegenüberliegende Seitenstege aufweist,
Entfernen des Abreißgewebes, wobei anschließend die einander gegenüberliegenden großen Flachseiten jeweils eine aufgeraute Oberfläche aufweisen und ein Abstand zwischen diesen beiden Flachseiten, betrachtet in einem zumindest näherungsweise senkrecht zu der Längsrichtung orientierten Querschnitt, eine erste Materialstärke des Pultrudats festlegt, die Seitenstege eine zweite Materialstärke aufweisen, die, gemessen parallel zur ersten Materialstärke, größer ist, wobei das Pultrudat, betrachtet in dem zumindest näherungsweise senkrecht zu seiner Längsrichtung orientierten Querschnitt, hantelförmig ist.
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Ferner umfasst das Verfahren die Schritte: Stapeln der Pultrudate zu einer Pultrudat-Anordnung, in der die großen Flachseiten benachbarter Pultrudate einander gegenüberliegen, Infusionieren der Pultrudat-Anordnung mit einem Harz, Aushärten des Harzes zum Verbinden der Pultrudate.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Rotorblattgurt sowie ein Rotorblatt.
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Rotorblätter für Windenergieanlagen werden vielfach in Schalenbauweise gefertigt. Ein solches Rotorblatt besteht aus einer Saugseitenschale und einer Druckseitenschale, wobei die Saugseite des Rotorblattprofils durch die Außenseite der Saugseitenschale und die Druckseite des Rotorblattprofils durch eine Außenseite der Druckseitenschale gebildet werden. Die Rotorblattschalen werden vielfach aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt, beispielsweise aus glas- oder kohlefaserverstärkten Polyester- oder Epoxidharzen. Häufig sind die Rotorblattschalen zusätzlich zu den Fasergelegen mit einem leichten, jedoch festen Kernmaterial verstärkt, welches in die Fasergelege eingebettet wird.
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Während des Betriebs der Windenergieanlage wirken auf die Rotorblätter hohe Kräfte. Diese werden zum Teil von den Rotorblattgurten aufgenommen, welche aus Strängen parallel ausgerichteter Fasern aufgebaut sind. Die verwendeten Glas- oder Kohlefasern sind in einer Harzmatrix eingebettet. Die Rotorblattgurte durchziehen die Rotorblätter üblicherweise über einen Großteil der Rotorblattlänge in deren Längsrichtung, von der Rotorblattspitze bis zur Rotorblattwurzel. Sie dienen dazu, die Kräfte, die auf das Rotorblatt einwirken, an die Rotorblattwurzel zu übertragen.
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Aus
US 2001/0243750 A1 ist bekannt, pultrudierte Stäbe aus faserverstärkten Materialien zur Herstellung von Rotorblattgurten einzusetzen. Solche pultrudierten Stäbe bestehen aus einem in einem Strangziehverfahren hergestellten faserverstärkten Material. In diesem Material sind die Fasern parallel ausgerichtet und in einer Harzmatrix eingebettet. Die pultrudierten Stäbe werden dicht aneinander gelegt, so dass sich aus den Stäben der Aufbau des Rotorblattgurts ergibt. Anschließend werden die Stäbe mittels Kunstharz untereinander verbunden.
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Es ist ferner bekannt, eine Vielzahl flacher Pultrudate zum Aufbau eines Rotorblattgurtes zu verwenden.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts, einen Rotorblattgurt sowie ein Rotorblatt mit einem Rotorblattgurt anzugeben, wobei der Rotorblattgurt aus einer Mehrzahl flacher Pultrudate aufgebaut ist und die Verbindung der flachen Pultrudate untereinander verbessert sein soll.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts in einem Infusionsverfahren, die folgenden Schritte umfassend:
- A) Bereitstellen einer Mehrzahl flacher, sich in einer Längsrichtung erstreckender Pultrudate aus einem Faserverbundmaterial, wobei jedes Pultrudat
i) in einem Zentralbereich einander gegenüberliegende große Flachseiten aufweist, die jeweils mit einem Abreißgewebe versehen sind,
ii) in Längsrichtung zu beiden Seiten des Abreißgewebes verlaufende äußere und einander quer zur Längsrichtung gegenüberliegende Seitenstege aufweist,
- B) Entfernen des Abreißgewebes, wobei anschließend
i) die einander gegenüberliegenden großen Flachseiten jeweils eine aufgeraute Oberfläche aufweisen und ein Abstand zwischen diesen beiden Flachseiten, betrachtet in einem zumindest näherungsweise senkrecht zu der Längsrichtung orientierten Querschnitt, eine erste Materialstärke des Pultrudats festlegt,
ii) die Seitenstege eine zweite Materialstärke aufweisen, die, gemessen parallel zur ersten Materialstärke, größer ist, wobei das Pultrudat, betrachtet in dem zumindest näherungsweise senkrecht zu seiner Längsrichtung orientierten Querschnitt, hantelförmig ist,
- C) Stapeln der Pultrudate zu einer Pultrudat-Anordnung, in der die großen Flachseiten benachbarter Pultrudate einander gegenüberliegen,
- D) Infusionieren der Pultrudat-Anordnung mit einem Harz,
- E) Aushärten des Harzes zum Verbinden der Pultrudate,
wobei das Verfahren dadurch fortgebildet ist, dass
die bereitgestellten und fertig hergestellten Pultrudate, bevor sie in Schritt C) zu der Pultrudat-Anordnung gestapelt werden, im Bereich ihrer Seitenstege in einem Nachbearbeitungsschritt nachbearbeitet werden.
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Dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurtes liegen die folgenden Überlegungen zugrunde:
Pultrudate, wie sie zum Herstellen eines Rotorblattgurtes Verwendung finden, sind stets mit einer aktivierten bzw. angerauten Oberfläche versehen, um die Benetzung der Pultrudate mit Kunstharz während des Infusionsprozesses zu unterstützen. Eine solche Oberflächenaktivierung wird meistens durch ein in der Herstellung des Pultrudats aufgebrachtes Abreißgewebe realisiert, welches vor der Weiterverarbeitung von dem Pultrudat wieder entfernt wird.
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Ein Pultrudat in diesem Zustand, also nach Entfernen des Abreißgewebes, wird im Kontext der vorliegenden Beschreibung als ein „fertig hergestelltes” Pultrudat angesehen.
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Es bleibt nach Entfernen des Abreißgewebes eine raue Oberfläche zurück, in welche während des Infusionsprozesses das Kunstharz, teilweise unterstützt durch Kapillarwirkung, gut eindringt. Benachbarte Pultrudate werden in diesen Bereichen zuverlässig benetzt und nach Aushärten des Harzes sicher und zuverlässig miteinander verbunden. Es ist nun aus technischen Gründen nicht möglich, das Abreißgewebe bis an die Kanten der Pultrudate heran aufzutragen. Dies bedeutet, dass nach dem Entfernen des Abreißgewebes unweigerlich zu beiden Seiten des (entfernten) Abreißgewebes ein Seitensteg übrigbleibt, der eine etwas größere Materialstärke als das restliche dazwischenliegende Pultrudat aufweist und dessen Oberfläche außerdem nicht angeraut ist.
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Es wurde erkannt, dass sich im anschließenden Infusionsprozess diese Bereiche der Pultrudate stets als problematisch erwiesen. Aufgrund der vergleichsweise schlechteren Benetzung der Pultrudate in diesen Bereichen kann es zu strukturellen Schwachstellen des Rotorblatts aufgrund der schlechteren Verbindung benachbarter Pultrudate kommen.
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Um diesem technischen Problem zu begegnen, wird gemäß Aspekten der Erfindung vorgeschlagen, das fertig hergestellte Pultrudat, bevor es in einer Pultrudat-Anordnung gemeinsam mit weiteren Pultrudaten zunächst gestapelt und anschließend infusioniert wird, im Bereich seiner Seitenstege in einem Nachbearbeitungsschritt nachzubearbeiten. Durch eine gezielte Nachbearbeitung in diesem im Hinblick auf die Benetzung problematischen Bereichs des Pultrudats, wird den vorhandenen technischen Problemen entgegenwirkt bzw. diese werden beseitigt.
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Im Kontext der vorliegenden Beschreibung wird unter einer „Nachbearbeitung in einem Nachbearbeitungsschritt” ein gesonderter Arbeitsschritt verstanden, in dem die Eigenschaften des Pultrudats im Bereich seiner Seitenstege verändert werden. Diese Veränderung des Pultrudats im Bereich seiner Seitenstege verändert die Benetzungseingeschaften des Pultrudats insgesamt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Nachbearbeitungsschritt umfasst: Abtrennen der Seitenstege der Pultrudate, wobei die Seitenstege insbesondere vollständig abgetrennt werden und wobei ferner insbesondere die Seitenstege vollständig und eine an diese angrenzende schmale Zone des Zentralbereichs abgetrennt werden.
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Die Seitenstege werden beispielsweise abgesägt. Im Ergebnis weisen die Pultrudate nun Flachseiten auf, welche durch das entfernte Abreißgewebe vollständig aufgeraut sind. In dem sich anschließenden Infusionsschritt werden die einzelnen Pultrudate der Pultrudat-Anordnung vollflächig zuverlässig benetzt. Das Risiko für strukturelle Schwachstellen bei einem mit diesem Verfahren hergestellten Rotorblattgurt ist wesentlich geringer. Die Qualität des Rotorblattgurts ist verbessert.
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Das Verfahren wird ökonomischer, wenn – gemäß einer weiteren Ausführungsform – im Zentralbereich ein erstes Fasermaterial und in den Seitenstegen ein zweites Fasermaterial vorhanden ist, wobei insbesondere im Zentralbereich ein Kohlenstofffaserverbundmaterial und in den Randstegen ein Glasfaserverbundmaterial vorhanden ist.
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Als erstes Fasermaterial wird bevorzugt ein Material verwendet, das in der Beschaffung günstiger ist als das Material, das als zweites Fasermaterial verwendet wird. Dies trifft beispielsweise für die Kombination sern – Kohlenstofffasern zu. Da die Seitenbereiche ohnehin entfernt werden, können dort die günstigeren Glasfasern eingesetzt werden.
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Ferner vorteilhaft muss das Verfahren zum Herstellen der Pultrudate, also das Strangziehverfahren, nicht oder nur minimal angepasst werden. Schließlich werden nach wie vor, d. h. auch in den Bereichen der Seitenstege, Fasermaterialien eingesetzt. Es ist gemäß weiterer Ausführungsformen ebenso möglich, in diesen Bereichen, d. h. in den Bereichen der Seitenstege, ein anderes Füllmaterial vorzusehen. Das Füllmaterial kann ein Fasermaterial oder auch ein anderes geeignetes Material sein.
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Dem technischen Problem möglicherweise mangelhafter Benetzung der Pultrudate im Bereich ihrer Seitenstege wird gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch begegnet, dass der Nachbearbeitungsschritt umfasst: Anordnen einer Fließhilfe auf zumindest einer Stegfläche der Seitenstege, wobei sich die Stegflächen zumindest näherungsweise parallel zu den großen Flachseiten erstrecken. Aufgrund der größeren Materialstärke der Seitenstege im Vergleich zum Zentralbereich liegen die Stegflächen der Seitenstege direkt aneinander, wenn die Pultrudate gestapelt werden. Dies führt dazu, dass die Gefahr mangelnder Benetzung in den Bereichen der Stegflächen relativ hoch ist. Indem genau in diesen Bereichen eine Fließhilfe zwischen den Stegflächen benachbarter Seitenstege angeordnet wird, wird diesem Risiko vorgebeugt bzw. es wird beseitigt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Verfahren ferner dadurch fortgebildet, dass der Nachbearbeitungsschritt umfasst: Reduzieren der zweiten Materialstärke der Seitenstege, insbesondere in einem spanabhebenden Verfahren und/oder in einem Schleifverfahren, bis die zweite Materialstärke zumindest näherungsweise der ersten Materialstärke des Zentralbereichs entspricht.
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Das Abschleifen oder Abfräsen der Seitenstege bis auf das Niveau des Zentralbereichs sorgt dafür, dass benachbarte Pultrudate im Zentralbereich, wo sich die angeraute Oberfläche befindet, aneinander anliegen. Dort ist aufgrund dieser Oberflächenbeschaffenheit eine gute Benetzung mit Harz sichergestellt. Somit wird im Ergebnis die Verbindung zwischen benachbarten Pultrudaten verbessert.
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Eine weitere Verbesserung tritt ein, wenn gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, dass der Nachbearbeitungsschritt umfasst: Anordnen einer Fließhilfe auf zumindest einem Seitensteg reduzierter Materialstärke. In den Bereichen der Seitenstege ist die Oberfläche der Pultrudate nicht angeraut, da sich dort kein Abreißgewebe befand. Indem nun gerade in diesen Bereichen eine Fließhilfe angeordnet wird, kann diesem technischen Nachteil wirksam begegnet werden.
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Bei dem eingesetzten Infusionsverfahren handelt es sich insbesondere um ein Vakuuminfusionsverfahren. Als Harz wird beispielsweise ein Kunstharz, insbesondere ein Epoxidharz, verwendet. Die Nachbearbeitung der Pultrudate erfolgt bevorzugt für jedes Pultrudat einzeln. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Rotorblattgurt, erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen und Aspekten der Erfindung.
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Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch ein Rotorblatt einer Windenergieanlage mit zumindest einem solchen Rotorblattgurt.
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Auf den Rotorblattgurt sowie das Rotorblatt treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf das Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts erwähnt wurden, so dass auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Windenergieanlage,
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2 eine Druckseitenschale und eine Saugseitenschale eines Rotorblatts,
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3 ein Pultrudat vor Entfernen des Abtreißgewebes,
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4a), b) Pultrudate während verschiedener Stadien eines Verfahrens zum Herstellen eines Rotorblattgurts,
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5a), b) Pultrudate während verschiedener Stadien in einem weiteren Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts und
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6 eine Detailansicht eines gemäß einem anderen Verfahren hergestellten Rotorblattgurts,
jeweils in schematisch vereinfachter Querschnittsansicht.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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1 zeigt eine Windenergieanlage 2 in schematisch vereinfachter Darstellung. Die Windenergieanlage 2 umfasst eine Tragestruktur 4, beispielsweise einen aus Segmenten aufgebauten Turm. Lediglich beispielhaft ist eine Onshore-Anlage dargestellt. Bei der Windenergieanlage 2 kann es sich ebenso um eine Offshore-Anlage handeln.
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Am oberen Ende der Tragestruktur 4 befindet sich ein in 1 nicht sichtbares Maschinenhaus bzw. eine Gondel, an der eine Rotornabe 6 angeordnet ist. Rotorblätter 8 der Windenergieanlage 2, beispielhaft sind drei Rotorblätter 8 dargestellt, erstrecken sich ausgehend von einer Rotorblattwurzel 10 in einer Längsrichtung L bis zur Rotorblattspitze 12 (beispielhaft dargestellt für lediglich eines der Rotorblätter 8).
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In Längsrichtung L erstrecken sich ebenfalls Rotorblattgurte 14 (für ein Rotorblatt 8 in gestrichelter Linie angedeutet), welche die in das Rotorblatt 8 eingetragenen Kräfte in die Rotornabe 6 leiten. Der die Rotornabe 6 und die Rotorblätter 8 umfassende Rotor der Windenergieanlage 2 ist um eine im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Drehachse rotierbar.
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In 2 ist eine schematisch vereinfachte Querschnittsansicht einer Druckseitenschale 16 und einer Saugseitenschale 18 dargestellt. Zur Herstellung eines Rotorblatts 8 werden die Druckseitenschale 16 und die Saugseitenschale 18 im Bereich der Rotorblattnase sowie im Bereich der Rotorblatthinterkante miteinander verklebt. Hierzu sind entsprechende Klebelaschen vorgesehen. In die Druckseitenschale 16 sowie in die Saugseitenschale 18 ist jeweils ein Rotorblattgurt 20 integriert. Die Rotorblattgurte 20 sind über einen Steg 22, der im Innenraum des Rotorblatts 8 verläuft, miteinander verbunden.
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Die Rotorblattgurte 20 sind jeweils aus einer Mehrzahl flacher Pultrudate hergestellt, die sich ebenfalls in Längsrichtung L erstrecken und aus einem Faserverbundmaterial hergestellt sind. Als Faserverbundmaterial ist beispielsweise ein glas- oder kohlenstoffverstärktes Harz wie beispielsweise Epoxidharz vorgesehen.
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3 zeigt ein Pultrudat 24, wie es zur Herstellung der Rotorblattgurte 20 eingesetzt wird. Dargestellt ist ein Pultrudat 24, wie es dem Strangziehprozess entnommen wird. In diesem Prozess wird das Fasermaterial durch ein Harzbad gezogen oder mit Harz Imprägniert. Anschließend durchlaufen die Fasern mehrere Formstationen, bis schließlich die gewünschte Profilform vorliegt.
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Das Pultrudat 24 weist einen Zentralbereich 26 auf, in dem einander gegenüberliegende große Flachseiten 28 vorhanden sind. An diesen großen Flachseiten 28, die bevorzugt planparallel zueinander ausgerichtet sind, befindet sich jeweils ein Abreißgewebe 30. In Längsrichtung L, die senkrecht auf der Papierebene steht, verlaufen zu beiden Seiten des Abreißgewebes 30 äußere und einander quer zur Längsrichtung L gegenüberliegende Seitenstege 32. Bevor die Pultrudate 24 zum Herstellen des Rotorblattgurts 14 (wie in 2 angedeutet) übereinandergestapelt werden und eine Pultrudat-Anordnung bilden, die anschließend mit Harz infusioniert wird, werden die zu beiden Seiten sich entlang der großen Flachseiten 28 erstreckenden Abreißgewebe 30 entfernt. Nach diesem Schritt weisen die großen Flachseiten 28 jeweils eine aufgeraute Oberfläche auf, so dass diese im Harzinfusionsprozess gut benetzt werden, so dass eine sichere und zuverlässige Verbindung benachbarter Pultrudate 24 sichergestellt ist. Nach dem Entfernen der Abreißgewebe 30 werden die Pultrudate 24 als fertig hergestellt angesehen.
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Nach dem Entfernen des Abreißgewebes 30 weist das Pultrudat 24 im Zentralbereich 26 eine geringere Materialstärke als vor Entfernen des Abreißgewebes 30 auf. Der Abstand zwischen den aufgerauten großen Flachseiten 28, nach dem Entfernen des Abreißgewebes 30 und betrachtet in dem in 3 dargestellten zumindest näherungsweise senkrecht zu der Längsrichtung L orientieren Querschnitt, legt eine erste Materialstärke d1 des Pultrudats 24 fest. Die Seitenstege 32 weisen eine zweite Materialstärke d2 auf, die gemessen parallel zur ersten Materialstärke d1, größer als diese ist. In dem in 2 gezeigten Querschnitt ist das Pultrudat 24 also nach Entfernen des Abreißgewebes 30 hantelförmig.
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Diesen Zustand zeigt 4a in einem weiteren schematischen und vereinfachten Querschnitt. Der Unterschied zwischen der ersten Materialstärke d1 und der zweiten Materialstärke d2 ist zum Zweck der Verdeutlichung überhöht dargestellt.
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Bevor nun die Pultrudate 24 zu einer Pultrudat-Anordnung 34 übereinandergestapelt werden, in der die großen Flachseiten 28 benachbarter Pultrudate 24 einander gegenüberliegen, werden die fertig hergestellten Pultrudate 24 im Bereich ihrer Seitenstege 32 in einem Nachbearbeitungsschritt nachbearbeitet. Dieser Nachbearbeitungsschritt findet insbesondere für jedes der Pultrudate 24 einzeln statt.
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Gemäß dem in den 4a und b illustrierten Ausführungsbeispiel werden in dem Nachbearbeitungsschritt die Seitenstege 32 abgetrennt bzw. entfernt. Die Seitenstege 32 werden beispielsweise entlang der in 4a in strichpunktierter Linie dargestellten Trennebenen T vom Zentralbereich 26 des Pultrudats 24 abgetrennt. Beispielsweise werden die Seitenstege 32 abgesägt.
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Die Lage der Trennebenen T ist bevorzugt so gewählt, dass die Seitenstege 32 vollständig abgetrennt werden. Um ferner sicherzustellen, dass auf der vollständigen Breite des Pultrudats 24 jeweils die großen Flachseiten 28 aufgeraut sind, werden die Trennebenen T um einen geringen Abstand in Richtung des Zentrums des Pultrudats 24 in den Zentralbereich 26 hinein verschoben. Mit anderen Worten wird also eine schmale Zone des Zentralbereichs 26, die an den jeweiligen Seitensteg 32 angrenzt, mit abgetrennt. Haben die Seitenstege 32 beispielsweise eine Breite von 5 mm, so wird die Trennebene T beispielsweise 6 mm von der äußeren Kante des Pultrudats 24 beabstandet.
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Anschließend werden die derart nachbearbeiteten Pultrudate 24 übereinander bevorzugt passgenau gestapelt, so dass sich eine Pultrudat-Anordnung 34, wie sie beispielhaft für zwei Pultrudate 24 in 4b gezeigt ist, ergibt. Die großen Flachseiten 28 der benachbarten Pultrudate 24 liegen nun einander direkt gegenüber.
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Die Pultrudat-Anordnung 34 wird anschließend mit einem Harz, insbesondere einem Kunstharz, beispielsweise einem Epoxidharz, infusioniert, beispielsweise in einem Vakuuminfusionsverfahren. Da die benachbarten großen Flachseiten 28 aufgeraut sind, bilden sich zwischen den benachbarten Pultrudaten 24, genauer zwischen deren benachbarten großen Flachseiten 28, kleine Kanäle 36 aus. Durch diese Kanäle 36 gelangt das Harz, teilweise unterstützt durch Kapillarkräfte, zwischen die Pultrudate 24. Beim anschließenden Aushärten des Harzes kommt es zu einer sicheren und zuverlässigen Verbindung der benachbarten Pultrudate 24.
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Die für das oben beschriebene Verfahren eingesetzten Pultrudate 24 umfassen bevorzugt unterschiedliche Fasermaterialien. Beispielsweise wird im Zentralbereich 26 ein erstes Fasermaterial und in den Seitenstegen 32 ein zweites Fasermaterial während des Strangziehprozesses verwendet. Da die Seitenstege 32 in dem Nachbearbeitungsschritt ohnehin abgetrennt werden, bietet es sich an, als erstes Fasermaterial ein kostengünstigeres Material zu verwenden. Beispielsweise wird im Zentralbereich 26 ein teureres Kohlenstofffaserverbundmaterial und in den Randstegen 32 ein günstigeres Glasfaserverbundmaterial eingesetzt.
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In den 5a und b ist ein Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel anhand verschiedener Querschnittsansichten illustriert.
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Die Pultrudate 24, welche an ihren großen Flachseiten 28 infolge des Entfernens des Abreißgewebes 30 eine aufgeraute Oberfläche aufweisen, werden auf andere Weise als in den 4a und b dargestellt im Bereich ihrer Seitenstege 32 nachbearbeitet. Die zweite Materialstärke d2 der Seitenstege 32 wird nämlich soweit reduziert, bis diese zumindest näherungsweise der ersten Materialstärke d1 des Pultrudats 24 im Zentralbereich 26 entspricht. Beispielsweise werden die Seitenstege 32 bis auf die in 5a in gestrichelter Linie angedeuteten Ebenen E heruntergefräst oder abgeschliffen. Bevor die Pultrudate 24 anschließend zu der in 5b dargestellten Pultrudat-Anordnung 34 übereinandergestapelt werden, werden außerdem in dem Nachbearbeitungsschritt im Bereich der abgeschliffenen oder heruntergefrästen Seitenstege 32 zwischen benachbarten Pultrudaten 24 Fließhilfen 38 angeordnet. Die Fließhilfe 38 befindet sich also mit anderen Worten zwischen benachbarten Seitenstegen 32* reduzierter Materialstärke. Als Fließhilfe 38 wird ein offenporiges Material verwendet, welches bevorzugt durch Kapillarkräfte dafür sorgt, dass die daran angrenzenden Flächen im Infusionsprozess zuverlässig benetzt werden. Eine Fließhilfe ist also ein Material, welches einen zuverlässigen und bevorzugt schnelleren Transport des Harzes während des Infusionsprozesses ermöglicht.
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Durch das Reduzieren der zweiten Materialstärke d2 der Seitenstege 32 durch Fräsen oder Schleifen sind die einander zugewandten Oberseiten der Seitenstege 32* reduzierter Materialstärke im Gegensatz zu den großen Oberflächen 28, an denen sich zuvor das Abreißgewebe 30 befand, nicht aufgeraut. Somit fehlen die zwischen den rauen großen Flachseiten 28 vorhandenen Kanäle 36, durch die während des Infusionsprozesses Harz zwischen die benachbarten Pultrudate 24 eindringt. Die im Bereich der Seitenstege 32* reduzierter Materialstärke verwendete Fließhilfe 38 sorgt ersatzweise und vorteilhaft für eine zuverlässige Benutzung der Pultrudate 24 in diesen Bereichen. Die Bildung struktureller Schwachstellen im hergestellten Rotorblattgurt 20 wird vermieden.
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Gemäß einem weiteren in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das aus 5a und b bekannte Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts 20 weiter vereinfacht. In dem Nachbearbeitungsschritt wird auf die Reduzierung der zweiten Materialstärke d2 der Seitenstege 32 verzichtet. Stattdessen wird eine Fließhilfe 38 auf einer Stegfläche 40 der Seitenstege 32 angeordnet. Die Stegflächen 40 der Seitenstege 32 erstrecken sich zumindest näherungsweise parallel zu den großen Flachseiten 28 des Pultrudats 24.
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Im Zentralbereich 26, also an den einander gegenüberliegenden großen Flachseiten 28 benachbarter Pultrudate 24, bildet sich eine Kavität 42, durch die während des Infusionsprozesses Harz zwischen die benachbarten Pultrudate 24 gelangt. Von dort aus sowie von der Außenseite her gelangt das Harz zu den Fließhilfen 38, so dass auch die Stegflächen 40 zuverlässig benetzt werden.
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Zum Herstellen eines Rotorblattgurts 20 werden bevorzugt zwischen sechs und zehn Pultrudate 24 übereinandergeschichtet. In den 4b, 5b und 6 sind lediglich beispielhaft zwei Pultrudate 24 gezeigt. Tatsächlich wird zur Herstellung eines Rotorblattgurts 20 eine größere Anzahl von Pultrudaten 24 verwendet.
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Vorteilhaft weist ein Rotorblattgurt 20, der nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsbeispiele hergestellt ist, eine vollflächige und zuverlässige Verbindung zwischen seinen benachbarten Pultrudaten 24 auf. Das Entstehen struktureller Schwachstellen im Rotorblattgurt 20 wird vorteilhaft vermieden.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere” oder „vorzugsweise” gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Windenergieanlage
- 4
- Tragestruktur
- 6
- Rotornabe
- 8
- Rotorblätter
- 10
- Rotorblattwurzel
- 12
- Rotorblattspitze
- 14
- Rotorblattgurt
- 16
- Druckseitenschale
- 18
- Saugseitenschale
- 20
- Rotorblattgurt
- 22
- Steg
- 24
- Pultrudat
- 26
- Zentralbereich
- 28
- große Flachseite
- 30
- Abreißgewebe
- 32
- Seitenstege
- 32*
- Seitenstege reduzierter Materialstärke
- 34
- Pultrudat-Anordnung
- 36
- Kanäle
- 38
- Fließhilfe
- 40
- Stegfläche
- 42
- Kavität
- L
- Längsrichtung
- d1
- erste Materialstärke
- d2
- zweite Materialstärke
- T
- Trennebene
- E
- Ebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2001/0243750 A1 [0006]
