DE102015007977A1

DE102015007977A1 - Rotorblattanschluss mit Stahl-Laminat-Verklebung

Info

Publication number: DE102015007977A1
Application number: DE102015007977.8A
Authority: DE
Inventors: Markus Wemer; Lenz Zeller
Original assignee: Senvion GmbH
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines Rotorblattanschlusses, indem Stahlaußenflächen (2a, 2b) von Befestigungselementen (1) aufgeraut werden, eine haftverstärkende Schicht (20, 30) auf die Stahlaußenflächen (2a, 2b) aufgebracht wird, die Befestigungselemente (1) nebeneinander angeordnet werden, Infusionslaminat (9, 11) auf den Stahlaußenflächen (2a, 2b) angeordnet wird und die haftverstärkende Schicht (20, 30) eine Verbindung zwischen den Stahlaußenflächen (2a, 2b) und dem Infusionslaminat (9, 11) herstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines Rotorblattanschlusses, indem eine Stahlaußenfläche von Befestigungselementen aufgeraut wird, eine Mehrzahl an Befestigungselementen kreisbogenförmig nebeneinander angeordnet wird sowie Infusionslaminat auf den Stahlaußenflächen angeordnet wird. Die Erfindung betrifft auch einen Rotorblattanschluss mit einer Mehrzahl an auf einem Kreisbogen angeordneten, stückig ausgebildeten Befestigungselementen mit einer aufgerauten Stahlaußenfläche, auf die ein Infusionslaminat aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft auch ein Befestigungselement für einen Rotorblattanschluss an einer Rotornabe mit einer Stahlaußenfläche. Die Erfindung betrifft auch den Griff für einen Flanscheinleger des Rotorblattanschlusses.
Üblicherweise weisen Rotorblätter von Windkraftanlagen Rotorblattanschlüsse auf, mit denen das Rotorblatt an einer rotierbaren Nabe eines Maschinenhauses mittels Schrauben befestigt werden kann. Die Schrauben werden dazu in Stahlgewinde eingedreht, die in den Laminataufbau der Rotorblattwurzel eingebracht sind. Dazu sind die Gewinde, wie beispielsweise in der EP 2 283 231 B1 , in keilförmige Befestigungselemente eingebracht, und die Befestigungselemente werden in die Rotorblatthalbschalen einlaminiert Die Verbindung zwischen den in der Regel einstückig ausgebildeten, aus Stahl gefertigten Befestigungselementen und dem Laminat ist kritisch. Die Befestigungselemente dürfen sich auch unter Belastung nicht aus dem Laminat lösen. Üblicherweise werden die Stahlaußenflächen der Befestigungselemente im Sandstrahlverfahren aufgeraut und dann mittels Prepreg-Laminat verklebt. Bei Prepreg-Laminaten handelt es sich um vorimprägnierte (,preimpregnated') Laminate, die als harzgetränkte Bahnen und als Rollenware zur Verfügung gestellt werden und die um die Befestigungselemente gelegt werden und anschließend erhitzt werden und dabei eine feste mechanische Verbindung mit der Stahlaußenfläche des Befestigungselementes ausbilden. Nachteiligerweise sind Prepreg-Laminate jedoch recht teuer.
Es ist in einem ersten Aspekt Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Fertigung eines Rotorblattanschlusses zur Verfügung zu stellen, das eine feste Verbindung zwischen Befestigungselementen und Laminat bei geringeren Fertigungskosten ermöglicht, es ist in einem zweiten Aspekt Aufgabe der Erfindung, einen Rotorblattanschluss zur Verfügung zu stellen, der eine feste Verbindung zwischen dem Laminat einer Rotorblattschale und den Befestigungselementen zur Verfügung stellt, und es ist in einem dritten Aspekt Aufgabe der Erfindung, ein Befestigungselement für ein Rotorblatt zur Verfügung zu stellen, mit dem eine feste Verbindung zu einem Laminat herstellbar ist und das länger lagerbar ist. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, einen Griff zur Verfügung zu stellen, mit dem ein erfindungsgemäß hergestellter Flanscheinleger transportiert werden kann.
Hinsichtlich des ersten Aspektes wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht von der Idee Gebrauch, die Verbindung zwischen einem Laminat und Stahlaußenflächen der Befestigungselemente durch Aufbringen einer haftverstärkenden Schicht auf die Stahlaußenflächen zu verstärken.
Zunächst wird die Stahlaußenfläche aufgeraut, wobei das Aufrauen vorzugweise in einem Sandstrahlverfahren geschieht.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass die Verbindung zwischen einer aufgerauten Stahlaußenfläche und einem Infusionslaminat durch eine haftverstärkende Schicht erhöht wird, die zunächst auf die aufgeraute Stahlaußenfläche aufgebracht wird.
Haftverstärkend ist dahingehend zu verstehen, dass die Haftung eines Infusionslaminates, das auf die mit der haftverstärkenden Schicht versehene Stahlaußenfläche aufgebracht wird, gegenüber der Haftung des Infusionslaminates unmittelbar auf einer aufgerauten Stahlaußenfläche erhöht wird.
Günstigerweise ist die Stahlaußenfläche vollflächig, d. h. über ihren gesamten Kontaktbereich mit dem Infusionslaminat mit der haftverstärkenden Schicht belegt, sodass eine großflächige und besonders feste Verbindung zwischen der Stahlaußenfläche und dem Infusionslaminat hergestellt wird.
Unter Infusionslaminat ist hier ein Laminat zu verstehen, das vorzugsweise aus mehreren Lagen gebildet wird, die Lagen sind zunächst trocken oder zumindest halbtrocken, also nur geringfügig mit Infusionsharz getränkt und werden aufeinandergelegt. Die Lagen können Glasfaserlagen, Kohlefaserlagen, Mischungen davon oder einfache Gewebelagen wie Textillagen oder Ähnliches sein. In diese aufeinandergeschichteten Lagen wird Harz, hier vorzugsweise Epoxidharz, infundiert. Dazu bedient man sich herkömmlicher Infusionsverfahren, z. B. Vakuuminfusion oder Resin-Transfer-Moulding.
Die haftverstärkende Schicht kann verschieden aufgebaut werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die sandgestrahlte Stahlaußenfläche unmittelbar mit einem Haftvermittler beschichtet. Unter einer Haftvermittlerschicht wird hier eine Schicht verstanden, die durch Ausbildung chemischer Verbindungen mit dem Infusionslaminat eine besonders feste Verbindung zwischen der Haftvermittlerschicht und dem Infusionslaminat herstellt. Günstigerweise handelt es sich bei der Haftvermittlerschicht um eine Klebstoffschicht, wobei der Klebstoff günstigerweise aus der Gruppe der Duroplaste, wie Epoxidharze oder Polyurethanklebstoffe, gewählt wird.
Günstigerweise wird die sandgestrahlte Stahlaußenfläche unmittelbar nach dem Sandstrahlvorgang, d. h. innerhalb weniger Stunden oder Tage, mit dem Haftvermittler beschichtet. Dadurch wird die empfindliche sandgestrahlte Stahlaußenfläche zusätzlich, insbesondere vor Korrosion, geschützt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die sandgestrahlte Stahlaußenfläche unmittelbar mit Siliziumoxid beschichtet, wobei die Beschichtung günstigerweise in einem herkömmlichen flammenpyrolytischen Verfahren erfolgt. Dabei wird einer Flamme ein sogenannter Präkursor, in diesem Fall vorzugsweise Silan oder andere siliziumhaltige Moleküle, hinzugegeben, der durch die hohe Temperatur der Flamme angeregt oder aufgebrochen wird und eine Siliziumoxidschicht auf der Stahlaußenfläche ausbildet. Die Siliziumoxidschicht bildet nicht nur physikalische Verbindungen, also Ineinanderkrallungen mit der Stahlaußenfläche aus, sondern kann auch chemische Bindungen, vorzugsweise kovalente Bindungen zwischen dem Stahl und dem Siliziumoxid ausbilden und haftet daher sehr stark an der Stahlaußenfläche.
In einer Weiterführung des Verfahrens kann in einer Ausführungsform auf die noch aktive Siliziumoxidschicht wiederum einer der oben genannten Haftvermittler aufgebracht werden. Die auf die Siliziumoxidschicht aufgebrachte Haftvermittlerschicht ist jedoch gegenüber der unmittelbar auf die sandgestrahlte Stahlaußenfläche aufgebrachte Haftvermittlerschicht ausgesprochen dünn, d. h. sie hat nur eine Stärke von wenigen Moleküllagen, während die Dicke der auf die Stahlaußenfläche aufgebrachten Haftvermittlerschicht durchaus im Mikrometerbereich oder sogar Millimeterbereich liegen kann.
Die Haftvermittlerschicht wird danach unmittelbar auf die noch aktive Siliziumoxidschicht aufgebracht und bildet dadurch auch mit der Siliziumoxidschicht eine feste, d. h. kovalente chemische Verbindung aus. Die Haftvermittlerschicht schützt die Stahlaußenfläche ebenfalls vor Korrosion.
Nach Aufbringen der Haftvermittlerschicht, entweder direkt auf die sandgestrahlte Stahlaußenfläche oder auf die flammenpyrolytisch aufgebrachte Siliziumoxidschicht, ist das Befestigungselement gegen äußere Einflüsse geschützt und kann längere Zeit, d. h. durchaus mehrere Monate oder Jahre, gelagert werden, ohne dass es schwerer verarbeitbar wäre.
Die Haftvermittlerschicht vernetzt nach dem Auftragen bereits teilweise. Die Lagerung des Befestigungsbauteils mit der Haftvermittlerschicht bei Zimmertemperatur und bei normaler Luftfeuchtigkeit an Luft hat auf den weiteren Vernetzungsvorgang der Haftvermittlerschicht kaum Auswirkungen, sodass die mit der teilweise vernetzten Haftvermittlerschicht überzogenen Stahlaußenflächen bei Zimmertemperatur und Luftfeuchtigkeit von 60% oder mehr durchaus stabil bleiben, also keine weitere Vernetzung ausbilden und daher lange gelagert werden können.
Die Befestigungselemente werden vorzugsweise kreisbogenförmig nebeneinander angeordnet und ggf. durch Abstandsbauteile voneinander beabstandet und durch diese in die gewünschte Kreisbogenform gezwängt. Dann werden innenseitig und außenseitig Laminate aufgebracht. Dazu werden zunächst trockene Lagen innen- und außenseitig auf die Befestigungselemente gelegt, dann werden die Lagen mit einer luftdichten Folie abgeschlossen, die Ein- und Auslassöffnungen für ein Infusionsharz aufweist. Das Infusionsharz wird durch die Einlassöffnungen durch einen in den Lagen über die Auslassöffnungen erzeugten Unterdruck eingesogen und verteilt sich in den Lagen zur Ausbildung des Infusionslaminates.
Als Infusionsharz wird hier vorzugsweise ausschließlich Epoxidharz verwendet. Das Epoxidharz ist ein zweikomponentiges Harz, das in einem herkömmlichen Infusionsverfahren in das innenseitige und außenseitige Infusionslaminat infundiert wird, dort in einer exothermen Reaktion reagiert und teilweise vernetzt. Das Epoxidharz des Infusionslaminates kommt dabei mit der teilweise vernetzten Haftvermittlerschicht in Berührung. Bei Durchschreiten eines exothermen Peaks werden Temperaturen von 60°C und mehr erreicht. Nach dem Durchschreiten des exothermen Peaks wird dem Infusionslaminat extern Wärme zugeführt, wodurch der Vernetzungsvorgang bis zur vollständigen Vernetzung weitergeführt wird. Durch die Temperaturerhöhung beim Durchschreiten des exothermen Peaks wie auch durch die externe Wärmezufuhr setzt die teilweise vernetzte Haftvermittlerschicht ihren Vernetzungsvorgang fort. Sie vernetzt dabei auch mit dem Epoxidharz des Infusionslaminates und bildet kovalente Bindungen aus, sodass eine feste chemische Verbindung zwischen dem Haftvermittler und dem Infusionslaminat zustande kommt. Das Einbringen der Haftvermittlerschicht bewirkt also eine deutliche Erhöhung der Festigkeit der Verbindung zwischen Stahlaußenfläche und Infusionslaminat.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Haftvermittlerschicht verzichtet, indem auf die sandgestrahlte Stahlaußenfläche, wie oben genannt, in einem flammenpyrolytischen Verfahren eine Siliziumoxidschicht aufgebracht wird. Die Siliziumoxidschicht ist eine Zeit lang, d. h. wenige Stunden aktiv, und das Befestigungselement muss während dieser relativ kurzen Zeit weiterverarbeitet werden. Dazu wird vorzugsweise innen- und außenseitig auf die vorzugsweise kreisbogenförmig angeordneten Befestigungselemente ein Infusionslaminat in oben beschriebener Weise aufgebracht.
Das in das Infusionslaminat infundierte Epoxidharz bildet, solange die Siliziumoxidschicht noch aktiviert ist, ebenfalls chemische Verbindungen mit dem Siliziumoxid aus und erzeugt damit eine ebenfalls feste Verbindung zwischen der Stahlaußenfläche und dem Infusionslaminat. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens kann somit auf eine Beschichtung durch Haftvermittler verzichtet werden, die haftverstärkende Schicht besteht lediglich aus der Siliziumoxidschicht und ist damit besonders kostengünstig. Das Befestigungselement muss aber kurz nach der flammenpyrolytischen Beschichtung verarbeitet werden.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Rotorblattanschlusses durch einen Anschluss mit den Merkmalen des Anspruchs 15 erfüllt. Dabei ist eine Mehrzahl an auf einem Kreisbogen angeordneten, stückig ausgebildeten Befestigungselementen mit einer aufgerauten Stahlaußenfläche vorgesehen. Auf der Stahlaußenfläche ist eine haftverstärkende Schicht aufgebracht, wobei haftverstärkend in dem eingangs genannten Sinn zu verstehen ist, und auf die haftverstärkende Schicht ist ein Infusionslaminat aufgebracht. Der genannte Rotorblattanschluss eignet sich insbesondere zur Fertigung durch eines der oben genannten Verfahren.
Unter der haftverstärkenden Schicht ist auch hier in einer Ausführungsform eine Haftvermittlerschicht, insbesondere Klebstoffschicht in Form einer Epoxidharz- oder Polyurethanschicht zu verstehen, in einer anderen Ausführungsform eine flammenpyrolytisch aufgebrachte Siliziumoxidschicht oder in einer weiteren Ausführungsform eine flammenpyrolytisch aufgebrachte Siliziumoxidschicht zuzüglich einer unmittelbar auf die Siliziumoxidschicht aufgebrachten Haftvermittlerschicht.
In ihrem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst. Hinsichtlich des Befestigungselementes macht die Erfindung von der Idee Gebrauch, die Fertigung von Rotorblattanschlüssen deutlich kostengünstiger und leichter zu gestalten, indem die Befestigungselemente durch Aufbringen eines Korrosionsschutzes in Form einer Haftvermittlerschicht auf Stahlaußenflächen der Befestigungselemente geschützt sind und damit lange lagerbar sind. Die Befestigungselemente können also durchaus in großer Stückzahl kostengünstig an anderen Orten hergestellt und lange gelagert werden.
Die Haftvermittlerschicht ist in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselementes direkt auf die sandgestrahlte Stahlaußenfläche aufgebracht, in einer anderen Ausführungsform jedoch unmittelbar auf eine Siliziumoxidschicht aufgebracht, die, wie oben genannt, vorzugsweise in einem flammenpyrolytischen Verfahren unmittelbar auf die Stahlaußenfläche aufgebracht ist.
Um einen umfassenden Korrosionsschutz zur Verfügung zu stellen, ist das Befestigungselement günstigerweise vollflächig, d. h. an allen späteren Kontaktstellen zwischen dem Befestigungselement und dem Infusionslaminat mit der Haftvermittlerschicht überzogen, besonders bevorzugt ist das Befestigungselement vollständig mit der Haftvermittlerschicht überzogen.
In einer Weiterbildung des eingangs genannten Verfahrens wird ein innenseitiges Infusionslaminat auf eine Auflagefläche einer Positivform aufgelegt. Die Auflagefläche wird durch eine vom Erdboden mittig hochgewölbte Form ausgebildet, die der Geometrie des Wurzelbereichs des Rotorblattes entspricht. Die Befestigungselemente werden auf dem innenseitigen Infusionslaminat angeordnet, anschließend wird außenseitiges Infusionslaminat auf die Befestigungselemente gelegt.
Die Erfindung macht bei dieser Weiterbildung des Verfahrens von der Idee Gebrauch, zur Herstellung einer oder beider Halbschalen eines Flanscheinlegers eines Rotorblattanschlusses statt der herkömmlichen Negativform eine Positivform zu wählen. Die Positivform hat den Vorteil, dass die für das Harzinfusionsverfahren besonders geeigneten trockenen Laminatlagen problemlos auf einer halbzylindrischen Fläche aufgelegt werden können, wenn die Zylinderwölbung mittig nach oben entgegen der Schwerkraft vom Erdboden wegweist. Beim Einlegen des innenseitigen und außenseitigen Infusionslaminats in eine Negativform rutschen die Laminatlagen innen in der halbzylindrischen Negativform zusammen und bilden nachteiligerweise Wellen aus. Die verwendeten Positivformen sind in der Regel nicht infusionsfest, insbesondere also auf ihrer Auflagefläche luftdurchlässig. Auf die Auflagefläche der Positivform wird eine Vakuumfolie für den späteren Vakuuminfusionsprozess aufgelegt und dann auf die Vakuumfolie das innenseitige Infusionslaminat aufgebracht. Die verwendeten Negativformen sind infusionsfest und weisen eine integrierte Heizung für die Auflagefläche auf.
An einer Stirnseite der Positivform kann eine Aussparung vorgesehen sein, in der ein Fixierflansch angeordnet, vorzugsweise eingeschraubt, ist. Der Fixierflansch weist zum einen Befestigungsöffnungen zur Befestigung an der Positiv- und/oder Negativform auf, wie auch zum anderen Öffnungen zur Befestigung der Befestigungselemente, damit diese parallel zueinander ausgerichtet und in einer Teilkreisform, vorzugsweise Halbkreisform angeordnet werden. Dazu wird der Fixierflansch günstigerweise positionsfest an einer Stirnseite der Positivform befestigt, und die Befestigungselemente werden positionsfest an dem Fixierflansch befestigt. Vorzugsweise können nach dem Befestigen der Befestigungselemente äußere Infusionslaminatlagen auf die inneren Infusionslaminatlagen und die Befestigungselemente aufgelegt werden. Auf diese Anordnung wird vorzugsweise die Negativform verschwenkt und der Fixierflansch an der Negativform befestigt und dann von der Positivform gelöst. Die Anordnung der inneren und äußeren Infusionslaminate wird unter Vakuum gesetzt, sodass sich die Vakuumfolie in Richtung der Auflagefläche der Negativform drückt und auch beim Zurückverschwenken der Negativform die trockenen Laminatlagen fest und rutschfest auf der Auflagefläche der Negativform verbleiben. In dem Aufbau kann dann herkömmlicherweise Harz infundiert werden.
In einer anderen Ausbildungsform des Verfahrens wird die Negativform nicht zurückverschwenkt, sondern das Harzinfusionsverfahren wird mit aufeinandergeklappter Positiv- und Negativform durchgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird lediglich eine Positivform verwendet. Das innere Infusionslaminat und das äußere Infusionslaminat werden aufeinandergeschichtet, und dann wird ein Vakuuminfusionsverfahren auf der Positivform durchgeführt. Dadurch fällt vorteilhafterweise die Negativform als Kostenfaktor weg. Die Passgenauigkeit des Flanscheinlegers des Rotorblattanschlusses in die Rotorblattschale könnte sich jedoch als problematisch erweisen.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das innere Infusionslaminat und das äußere Infusionslaminat zunächst in einer Positivform vorgeformt, vorzugsweise werden die Laminatlagen mit aufschmelzbarem Epoxidpulver bepudert und dann unter Druck und Hitze gebacken, wodurch sich eine ausreichende Eigensteifigkeit entwickelt, damit die Form um 180° gedreht werden kann, um in die Negativform eingelegt werden zu können. Dort kann dann eine Weiterverarbeitung vorzugsweise in einem Harzinfusionsverfahren erfolgen.
In wiederum einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Infusionslaminatlagen in der Negativform mit beispielsweise unter dem Produktnamen Saerfix erhältlichen Klebefilmstreifen aufeinandergeklebt, sodass ein Verrutschen der Infusionslaminatlagen, also trockener Laminatlagen, insbesondere Glasfaserlagen in der Negativform verhindert wird.
Die Aufgabe wird auch durch einen Griff gemäß Anspruch 27 für eine Halbschale eines Flanscheinlegers gelöst, an der ein Fixierflansch befestigt ist, mit einem Gestell und wenigstens drei der Halbkreisform des Fixierflansches angepassten, parallel zueinander angeordneten Stiften, von denen zwei erdbodenabseitige Stifte in Längsrichtung von dem Gestell abgehen und ein erdbodenseitiger Stift entgegen der Längsrichtung vom Gestell abgeht, und eine Ausdehnung des Gestelles entgegen der Längsrichtung ist derart bemessen, dass ein Schwerpunkt einer Anordnung aus dem horizontal liegenden Flanscheinleger und dem Griff und dem Fixierflansch lotrecht unterhalb des Gestells angeordnet ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in fünfzehn Figuren beschrieben, dabei zeigen:
1 eine seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Befestigungselements,
2 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Rotorblattanschlusses mit drei Befestigungselementen und zwei Abstandsstücken,
3 eine Draufsicht eines 180°-Segmentes eines Flanscheinlegers des erfindungsgemäßen Rotorblattanschlusses,
4 einen Schichtaufbau einer Verbindung zwischen Befestigungselement und Laminat in einer ersten Ausführungsform,
5 einen Schichtaufbau einer Verbindung zwischen Befestigungselement und Laminat in einer zweiten Ausführungsform,
6 einen Schichtaufbau einer Verbindung zwischen Befestigungselement und Laminat in einer dritten Ausführungsform,
7 eine Fertigungsform zur Herstellung des Flanscheinlegers des erfindungsgemäßen Rotorblattanschlusses,
8–11 eine Darstellung von Verfahrensschritten während der Fertigung des Flanscheinlegers des Rotorblattanschlusses,
12 eine prinzipielle Darstellung zur Herstellung des Flanscheinlegers eines erfindungsgemäßen Rotorblattanschlusses mit Hilfe von Preformen,
13 den mit Hilfe von Preformen hergestellten Flanscheinleger des Rotorblattanschlusses,
14 den Flanscheinleger des Rotorblattanschlusses mit Fixierflansch und Griff,
15 den Griff in 14 in einer Schnittansicht teilweise als Seitenansicht.
Ein in 1 abgebildete Befestigungselement 1 ist ein einstückiges Stahlbauteil mit einer kreisbogeninnenseitigen und einer kreisbogenaußenseitigen Stahlaußenfläche 2a, 2b, die das Befestigungselement 1 vollständig umgeben. Das Befestigungselement 1 läuft im in den Rotorblattanschluss eines Rotorblattes eingebauten Zustand in einer Längsrichtung L zu einer (nicht dargestellten) Rotorblattspitze hin keilförmig zu. Auf einer Stirnseite 3 weist das Befestigungselement 1 eine Gewindebohrung 4 auf. In 1 sind die kreisbogeninnenseitige Stahlaußenfläche 2a und die kreisbogenaußenseitige Stahlaußenfläche 2b dargestellt. Die Form des Befestigungselementes 1 kann keilförmig zylindrisch, quadratisch oder trapezförmig sein. Allen Varianten gemein ist eine Mittellinie der Gewindebohrung 4 an der Stirnseite 3 parallel zur Drehachse des Rotorblattes bzw. zur Blattlängsachse.
2 zeigt drei baugleiche der in 1 dargestellten Befestigungselemente 1, die kreisbogenförmig entlang des Rotorblattanschlusses angeordnet sind. Die Befestigungselemente 1 sind durch Abstandselemente 6 äquidistant voneinander beabstandet. Die beiden dargestellten Abstandselemente 6 sind nicht baugleich, aber sie sind beide an einer Kreisbogenaußenseite 7 breiter als an einer Kreisbogeninnenseite 8. Dadurch werden die Befestigungselemente 1 in eine Kreisbogenform gezwungen. Kreisbogeninnenseitig weist der Rotorblattanschluss ein kreisbogeninnenseitiges Laminat 11 auf, rotorblattaußenseitig weist der Rotorblattanschluss ein gleich oder andersartig aufgebautes kreisbogenaußenseitiges Laminat 9 auf. Unter einem Laminat 9, 11 sind hier wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Lagen an Gewebe, Gelegen oder vorgehärteten Pultrudaten bzw. Fasersträngen zu verstehen, die kohlefaserhaltig oder glasfaserhaltig sind oder stattdessen zusätzlich andere Materialien aufweisen können. Die Lagen werden mit einem Infusionsharz infundiert.
Zur Herstellung des Rotorblattanschlusses wird üblicherweise ein Flanscheinleger 72 gefertigt. Dabei handelt es sich um das zylindrische, im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L des Rotorblattes kreisbogeninnen- bzw. -außenseitige Laminat 11, 9, in das die in Längsrichtung L verlaufenden Befestigungselemente 1 eingelegt sind. Der Flanscheinleger 72 wird nach seiner Fertigstellung in der Rotorblatthauptform fixiert und beim Bau des Rotorblattes mit diesem verbunden. Ein 180°-Segment des Flanscheinlegers 72 ist in 3 dargestellt.
Es ist auch denkbar, dass kein separater Flanscheinleger 72 gefertigt wird, sondern die Befestigungselemente 1 sowie die Abstandselemente 6 direkt in die Rotorblatthalbschalen laminiert werden.
Zur Herstellung des Rotorblattanschlusses wird hier zunächst der Flanscheinleger 72 gefertigt, indem die Befestigungselemente 1 gemäß 2 durch die Abstandselemente 6 voneinander fest beabstandet kreisförmig angeordnet werden. Eine halbkreisförmige Anordnung ist in 3 dargestellt. Die Befestigungselemente 1 sind äquidistant zueinander angeordnet. In 3 sind die Abstandselemente 6 nicht eingezeichnet.
Die Verbindung zwischen den kreisbogeninnenseitigen und der kreisbogenaußenseitigen Stahlaußenflächen 2a, 2b der Befestigungselemente 1 und dem kreisbogeninnenseitigen und dem kreisbogenaußenseitigen Laminat 11, 9 ist erfahrungsgemäß kritisch.
Daher werden die Stahlaußenflächen 2a, 2b vor dem Laminieren aufgeraut, indem die Stahlaußenflächen 2a, 2b vollflächig, d. h. entlang der gesamten Stahlaußenflächen 2a, 2b, mit Ausnahme möglicherweise der rotorblattnabenseitigen Stirnseite 3 des Befestigungselementes 1, sandgestrahlt werden. Das Sandstrahlen reinigt die Stahlaußenflächen 2a, 2b und raut sie auf, man spricht hier auch von einem Aktivieren der Stahlaußenflächen 2a, 2b. Die sandgestrahlten Stahlaußenflächen 2a, 2b sind empfindlich, insbesondere sehr korrosionsanfällig.
In einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren gemäß 4 werden die sandgestrahlten Stahlaußenflächen 2a, 2b direkt nach dem Sandstrahlen, d. h. innerhalb von Stunden oder höchstens innerhalb weniger Tage, mit einer Haftvermittlerschicht 20 überzogen. Dazu wird das Befestigungselement 1 in einen Behälter flüssigen Haftvermittlers eingetaucht, mit dem Haftvermittler besprüht, oder der Haftvermittler wird auf die Stahlaußenflächen 2a, 2b aufgerollt. Der Haftvermittler kann ein Polyurethan-Klebstoff oder ein Epoxidharz-Klebstoff sein, es sind jedoch auch andere Klebstoffe denkbar.
Die auf die Stahlaußenflächen 2a, 2b aufgebrachte Haftvermittlerschicht 20 härtet teilweise aus, sie vernetzt sich aber insbesondere bei Raumtemperatur noch nicht vollständig. Die teilweise vernetzte Haftvermittlerschicht 20 bildet bereits eine Verbindung mit den sandgestrahlten Stahlaußenflächen 2a, 2b aus und schützt die sandgestrahlten Stahlaußenflächen 2a, 2b vor Korrosion. Das Befestigungselement 1 mit der aufgetragenen Haftvermittlerschicht 20 ist deutlich länger, d. h. mehrere Monate oder sogar Jahre lagerbar, ohne dass die Stahlaußenflächen 2a, 2b korrodieren.
Es findet eine mechanische Anhaftung des Haftvermittlers an der Stahlaußenfläche 2a, 2b statt, idealerweise können sich zusätzlich oder stattdessen auch chemische Verbindungen zwischen der Haftvermittlerschicht 20 und der Stahlaußenfläche 2a, 2b ausbilden, insbesondere kovalente Bindungen und Wasserstoffbrückenbindungen.
Zur Fertigung des Blattanschlusses werden die kreisbogeninnenseitigen Lagen 11 und die kreisbogenaußenseitigen Lagen 9 des jeweiligen Laminates 11, 9 jeweils übereinandergeschichtet, kreisbogeninnenseitig auf Stahlaußenflächen 2a der kreisbogenförmig angeordneten, durch Abstandselemente 6 voneinander beabstandeten Befestigungselemente 1 und auf Innenseiten der Abstandselemente 6 gelegt sowie kreisbogenaußenseitig auf Stahlaußenflächen 2b der Befestigungselemente 1 und Außenflächen der Abstandselemente 6 gelegt. Bei den Befestigungselementen 1 handelt es sich erfindungsgemäß um die mit dem Haftvermittler beschichteten Befestigungselemente 1. Die kreisbogeninnenseitigen und kreisbogenaußenseitigen Lagen 11, 9 sowie die zugehörigen Laminate 11, 9 erhalten dieselben Bezugszeichen.
Auf die mit dem Haftvermittler beschichteten Stahlaußenflächen 2a, 2b der Befestigungselemente 1 werden kreisbogeninnenseitige und kreisbogenaußenseitige Lagen 11, 9 aufgebracht, dabei kann es sich um undirektionale oder multidirektionale Gewebe- oder Gelegelagen aus Glasfasern, Kohlefasern oder andere Verstärkungsmaterialien handeln. Die kreisbogeninnenseitigen Lagen 11 werden umlaufend kreisbogeninnenseitig auf die inneren Stahlaußenflächen 2a der Befestigungselemente 1 aufgelegt, und die kreisbogenaußenseitigen Lagen 9 werden kreisbogenaußenseitig auf die äußeren Stahlaußenflächen 2b der Befestigungselemente 1 aufgelegt.
Die kreisbogeninnenseitigen und die kreisbogenaußenseitigen Lagen 11, 9 werden mit einer luftdichten Folie luftdicht verschlossen; dann wird flüssiges Epoxidharz in einem herkömmlichen Vakuuminfusionsverfahren in die kreisbogeninnenseitigen und die kreisbogenaußenseitigen Lagen 11, 9 infundiert. Dafür können eine oder mehrere Ein- und Auslassöffnungen in der Folie und/oder deren Abdichtung vorgesehen sein.
In die Einlassöffnungen wird Infusionsharz infundiert. Aus den Auslassöffnungen wird zunächst Luft herausgezogen und im späteren Verlauf des Verfahrens auch das Infusionsharz herausgezogen, nachdem die kreisbogenaußenseitigen und kreisbogeninnenseitigen Lagen 9, 11 vollständig mit dem Infusionsharz getränkt sind. Bei dem angewandten Infusionsverfahren handelt es sich um ein herkömmliches Infusionsverfahren; in dem hier angewandten Infusionsverfahren wird ein zweikomponentiges Epoxidharz in die kreisbogenaußenseitigen und kreisbogeninnenseitigen Lagen 9, 11 infundiert. Durch das Zusammentreffen der beiden Harzkomponenten findet eine selbständig ablaufende exotherme Reaktion statt. Das zweikomponentige Epoxidharz vernetzt während der exothermen Reaktion zunächst nur teilweise. Während der exothermen Reaktion bildet sich ein exothermer Peak aus, bei dem das kreisbogenaußenseitige und das kreisbogeninnenseitige Laminat 9, 11 Temperaturen ab 60°C bis hin zu 120°C erreichen. Bereits durch die Wärmeentwicklung während des Durchlaufens des exothermen Peaks wird der Haftvermittler auf den Stahlaußenflächen 2a, 2b wieder verflüssigt und zu einer weiteren Vernetzung angeregt, wodurch der Haftvermittler kovalente Bindungen mit dem Epoxidharz ausbildet und daher eine noch festere chemische Verbindung zwischen der Haftvermittlerschicht 20 und dem Epoxidharz des kreisbogenaußenseitigen und kreisbogeninnenseitigen Laminats 9, 11 zustande kommt.
Nach Durchschreiten des exothermen Peaks kühlen das kreisbogenaußenseitige und das kreisbogeninnenseitige Laminat 9, 11 zunächst ab, und danach wird dem erst teilweise vernetzten kreisbogenaußenseitigen und kreisbogeninnenseitigen Laminat 9, 11 von außen weitere Wärme zugeführt und die Temperatur nochmals auf etwa 100°C angehoben, wodurch eine weitere und vollständige Vernetzung des Epoxidharzes und eine vollständige Vernetzung der Haftvermittlerschicht 20 mit dem Epoxidharz erreicht werden.
Die Erfindung verbessert die Festigkeit der Verbindung zwischen den Stahlaußenflächen 2a, 2b und dem kreisbogenaußenseitigen und kreisbogeninnenseitigen Laminat 9, 11, weil sich zwischen dem Epoxidharz und dem Haftvermittler chemische Verbindungen ausbilden. Zwischen den sandgestrahlten Stahlaußenflächen 2a, 2b und dem Epoxidharz bildet sich hingegen lediglich eine physikalische Verbindung durch Verkrallung der Materialen aus; chemische Verbindungen sind deutlich fester als physikalische Verbindungen.
Der Flanscheinleger kann dann nach dem Abkühlen in die Rotorblattschalen einlaminiert werden. Die Befestigungselemente 1 sind durch die Haftvermittlerschicht 20 deutlich fester in das kreisbogeninnenseitige und kreisbogenaußenseitige Laminat 11, 9 einlaminiert.
In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß 5, werden die Befestigungselemente 1 zunächst herkömmlicherweise gefertigt und die Stahlaußenflächen 2a, 2b der Befestigungselemente 1 in einem bekannten Flammpyrolyseverfahren unmittelbar mit einer Siliziumoxidschicht 30 beschichtet. In dem Flammpyrolyseverfahren wird einer Flamme ein sogenannter Präkursor zugeführt. Dabei handelt es sich um geeignetes Material, in diesem Fall beispielsweise um Silane oder andere siliziumhaltige Moleküle, die durch die Flamme angeregt und teilweise zerstört werden und die Siliziumoxidschicht 30 auf den sandgestrahlten Stahlaußenflächen 2a, 2b ausbilden.
Die Siliziumoxidschicht 30 bildet eine chemische Verbindung mit den sandgestrahlten Stahlaußenflächen 2a, 2b aus und haftet daher ausgesprochen fest am Befestigungselement 1. Die Siliziumoxidschicht 30 ist nach dem flammenpyrolytischen Auftrag weiterhin aktiviert und kann ihrerseits auf ihrer freien Außenfläche feste chemische Verbindungen ausbilden.
Die noch aktive Siliziumoxidschicht 30 wird dann mit einer sehr dünnen Schicht Haftvermittler beschichtet. Der Haftvermittler kann vorzugsweise aufgedampft oder dünn aufgetragen werden. Es kann sich um eine einmolekulare oder wenig molekulare dicke Haftvermittlerschicht 20 handeln. Im Gegensatz dazu ist die Haftvermittlerschicht 20 in der ersten Ausführungsform gemäß 4 durchaus bis zu einem Millimeter dick.
Der Haftvermittler bildet mit der Siliziumoxidschicht 30 ebenfalls eine sehr feste chemische Verbindung aus. Der Haftvermittler vernetzt bei Zimmertemperatur teilweise, und das Befestigungselement 1 kann mit der aufgebrachten Siliziumoxidschicht 30 sowie der darauf aufgebrachten dünnen Haftvermittlerschicht 20 ebenfalls lange, d. h. mehrere Monate oder sogar Jahre, gelagert werden, ohne dass die Stahlaußenflächen 2a, 2b korrodieren.
Wenn die Befestigungselemente 1 zur Fertigung eines Rotorblattanschlusses benötigt werden, werden sie wiederum, wie in der ersten Ausführungsform des Verfahrens, kreisförmig in einer Vakuuminfusionsform angeordnet. Kreisbogeninnenseitig und kreisbogenaußenseitig werden Lagen 11, 9 aufgebracht und in herkömmlicher Weise mit Infusionsharz infundiert. Das Infusionsharz bildet mit der Haftvermittlerschicht 20 eine starke chemische Verbindung aus, die wiederum in zwei Schritten zunächst bei Durchschreiten eines exothermen Peaks teilweise vernetzt und später nach Zufuhr weiterer Wärme vollständig vernetzt.
Durch Auftragen der Siliziumoxidschicht 30 wird somit zusätzlich eine nicht nur physikalische Verbindung zu den Stahlaußenflächen 2a, 2b, sondern auch eine chemische Verbindung mit den Stahlaußenflächen 2a, 2b hergestellt. Darüber hinaus wird eine chemische Verbindung zwischen dem Infusionsharz und der Haftvermittlerschicht 20 bzw. der Siliziumoxidschicht 30 erzeugt.
In einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß 6, kann auf das Aufbringen des Haftvermittlers auf die aktivierte Siliziumoxidschicht 30 verzichtet werden. Das setzt jedoch voraus, dass die Befestigungselemente 1 nach dem flammenpyrolytischen Auftragen der Siliziumoxidschicht 30 möglichst zügig, d. h. innerhalb weniger Stunden verbaut werden, da die Siliziumoxidschicht 30 schnell deaktiviert. Unmittelbar nach dem Auftragen der Siliziumoxidschicht 30 auf die Stahlaußenflächen 2a, 2b kann das Epoxidharz, das im Infusionsverfahren auf die Siliziumoxidschicht 30 aufgebracht wird, ebenfalls noch kovalente chemische Verbindungen mit der Siliziumoxidschicht 30 ausbilden und damit eine sehr feste chemische Verbindung ausbilden.
7 zeigt eine Fertigungsform 71 für den Flanscheinleger 72 eines Rotorblattanschlusses. Die Fertigungsform 71 umfasst eine Positivform 73 und eine Negativform 74, die relativ zueinander über ein Gelenk 76 verschwenkbar angeordnet sind. Eine Auflagefläche 77 der Positivform 73 ist halbzylindrisch ausgebildet, und eine Auflagefläche 78 der Negativform 74 ist ebenfalls halbzylindrisch ausgebildet. Eine Stirnseite der Positivform 73 weist eine hufeisenförmige Aussparung 79 auf und eine Stirnseite der Negativform 74 weist ebenfalls eine im Wesentlichen hufeisenförmige Aussparung 80 auf, in die ein hufeisenförmiger Fixierflansch 81 festgeschraubt werden kann. Der Fixierflansch 81 weist radial innenseitig Bohrungen 82 zur Befestigung in der Aussparung 79 der Positivform 73 und radial außenseitig Bohrungen 83 zur Befestigung in der Aussparung 80 der Negativform 74 auf. Zwischen den beiden Reihen von Bohrungen 82, 83 ist ebenfalls halbkreisförmig eine Reihe von kreisrunden Löchern 84 vorgesehen, die äquidistant voneinander beabstandet sind. Jedes der Löcher 84 ist zur Fixierung eines der oben genannten Befestigungselemente 1 bestimmt. Die Befestigungselemente 1 werden derart befestigt, dass sie innenseitig über der Auflagefläche 77 gegen das Loch 84 gehalten werden, während von außen jeweils eine Schraube durch das jeweilige Loch 84 geschraubt wird und so das Befestigungselement 1 positionsfest am Fixierflansch 81 hält.
In der 8 ist die Verbindung zwischen der Positivform 73 und dem Fixierflansch 81 dargestellt. Auf die Auflagefläche 77 der Positivform 73 ist eine Vakuumfolie 85 aufgelegt. Der Fixierflansch 81 ist mit Hilfe der Schrauben in der Aussparung 79 der Positivform 73 festgeschraubt. In einem ersten Schritt wird somit zunächst der Fixierflansch 81 einer Positivform 73 befestigt, und dann wird die Vakuumfolie 85 auf die Auflagefläche 77 gelegt und am Fixierflansch 81 abgedichtet.
9 zeigt das Herstellungsverfahren des Flanscheinlegers 72 des Rotorblattanschlusses nach weiteren Verfahrensschritten. Auf die Vakuumfolie 85 wird inneres Infusionslaminat 11 aufgelegt. Bei dem inneren Infusionslaminat 11 kann es sich um Gewebeglasfasern, Kohlefasern, Lagen oder Gemische davon handeln. Auf das innere Infusionslaminat 11 werden die Befestigungselemente 1 äquidistant zueinander beabstandet aufgelegt und mit ihren Gewindebohrungen mit Hilfe von Schrauben 94 in den Löchern 84 des Fixierflansches 81 festgeschraubt. Dadurch erhalten die Befestigungselemente 1 ihre exakte Ausrichtung in Längsrichtung L des Flanscheinlegers 72 wie auch exakt parallel zueinander. Auf die Befestigungselemente 1 und auf das innere Infusionslaminat 11 wird ein äußeres Infusionslaminat 9 aufgelegt. Dieser Zustand ist in 9 dargestellt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird gemäß 10 die Negativform 74 auf die Positivform 73 geschwenkt, und zwischen der Auflagefläche 77 der Positivform 73 und der Auflagefläche 78 der Negativform 74 ist der beschriebene Laminataufbau aus innerem Infusionslaminat 11, Befestigungselementen 1 und äußerem Infusionslaminat 9 angeordnet. Der Fixierflansch 81 wird mit seinen äußeren Bohrungen 83 an der Aussparung 80 der Negativform 74 festgeschraubt. Dieser Verfahrenszustand ist in 10 dargestellt. Die Negativform 74 ist infusionstauglich, während die Positivform 73 für sich nicht infusionstauglich ist, d. h. die Auflagefläche 77 der Positivform 73 ist insbesondere luftdurchlässig, während die Auflagefläche 78 der Negativform 74 nicht luftdurchlässig ist und daher keine Vakuumfolie zwischen dem äußeren Infusionslaminat und der Auflagefläche 78 der Negativform 74 angeordnet zu werden braucht.
Nachfolgend wird der Fixierflansch 81 von der Positivform 73 gelöst, und die Negativform 74 wird zurückverschwenkt, sodass die Vakuumfolie 85 innen auf dem inneren Infusionslaminat 11 aufliegt. Die Negativform 74 wird des Weiteren im Bereich der Verschraubungen des Fixierflansches 81 an der Negativform 74 mit einer weiteren Vakuumfolie 100 abgedichtet. Die Anordnung ist in 11 dargestellt. Vor dem Verschwenken der Negativform 74 werden das innere und äußere Infusionslaminat 11, 9 evakuiert, sodass die Vakuumfolie 85 an die Infusionslaminate 9, 11 herangesogen wird. Selbst wenn die Negativform 74 wieder zurückgeschwenkt ist, können die trockenen und an sich übereinander sehr rutschigen Lagen der Infusionslaminate 9, 11 nicht mittig in der Negativform 74 zusammenrutschen, sondern sie werden durch den Unterdruck zwischen der Auflagefläche 78 der Negativform 74 und der Vakuumfolie 85 gegen die Auflagefläche der Negativform 74 gepresst. In die evakuierten trockenen Infusionslaminate 9, 11 wird in herkömmlicher Weise Harz infundiert. Die Negativform 74 weist dafür nicht dargestellte Ein- und Auslassöffnungen sowie Heizinfusionseinrichtungen entlang der Auflagefläche 78 der Negativform 74 auf, sodass eine Infusion eines vorzugsweise zweikomponentigen Harzes entlang des gesamten Flanscheinlegers 72 des Rotorblattanschlusses erfolgen kann sowie ein oben beschriebenes Aushärten des Harzes.
In den 12 und 13 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Flanscheinlegers 72 eines Rotorblattanschlusses dargestellt. Dabei werden sowohl die trockenen inneren als auch die trockenen äußeren Infusionslaminate 11, 9 auf einer Positivform 73 vorgeformt.
Dabei sind die Durchmesser der Positivformen 73 für das innere und das äußere Infusionslaminat 11, 9 etwas unterschiedlich. Es kann jedoch auch die gleiche Form verwendet werden, da die vorgeformten Infusionslaminate 9, 11 noch elastisch sind und auch bei gleichem Radius durch geringfügiges Verbiegen aufeinandergelegt werden können. Das vorgeformte äußere Infusionslaminat 9 wird um 180° gedreht und auf eine Negativform 74 gelegt. Die Negativform 74 wird gemäß 7 mit Fixierflanschen 81 versehen, und die Befestigungselemente 1 werden an den Fixierflanschen 81 festgeschraubt, und innen wird auf die Befestigungselemente 1 und das vorgeformte äußere Infusionslaminat 9 das vorgeformte innere Infusionslaminat 11 gelegt und mit der Vakuumfolie 85 abgedichtet, sodass dann das herkömmliche Vakuuminfusionsverfahren durchgeführt werden kann.
Unabhängig von der exakten Durchführung des Infusionsverfahrens mit Hilfe der in der 7 dargestellten Fertigungsform 71 sind die Befestigungselemente 1 an der Stirnseite 3 noch mit dem Fixierflansch 81 verschraubt, nachdem dieser von der Negativform 74 abgeschraubt wurde. Die Anordnung aus Fixierflansch 81 und Flanscheinleger 72 des Rotorblattanschlusses muss zur Herstellung des gesamten Rotorblattes an die Rotorblattwurzel der Rotorblatthalbschalen angesetzt werden, um dort an- oder einlaminiert zu werden. Des Weiteren wird üblicherweise auch das gesamte Rotorblatt in zwei Rotorblatthalbschalen gefertigt, die dann aufeinandergeklappt werden, sodass vorab in jede der Rotorblatthalbschalen jeweils ein Flanscheinleger 72 des Rotorblattanschlusses eingesetzt werden muss.
Das Versetzen der Anordnung gemäß 14 kann besonders bequem mit einem in 14 dargestellten Griff 140 erfolgen. Der Griff 140 weist ein Gestell auf mit einem senkrechten Arm 141, einem horizontalen Dreieck 142 und einer diagonalen Hebetraverse. 143.
15 zeigt die Darstellung des Griffes 140 in 14 in einer in den Fixierflansch 81 eingesteckten Stellung in einer Schnittansicht entlang einer Mittellinie in 14 und in einer seitlichen Ansicht von der Mittellinie aus. Die Halbschale des Flanscheinlegers 72 ist gemäß 14 weitestgehend exakt horizontal angeordnet während der Fertigung. Der Griff 140 wird im Wesentlichen in der Position gemäß 14 von oben in die Öffnung des hufeisenförmigen Fixierflansches 81 bewegt und dann im Uhrzeigersinn etwas gekippt, ein Stück weiter zum Erdboden bewegt und dann wieder zurückverkippt, sodass zwei erdbodenabseitig am horizontalen Dreieck 142 angeordnete Stifte 144, die in Längsrichtung L ausgerichtet und parallel zueinander angeordnet sind, von innen radial in die inneren Bohrungen 82 des Fixierflansches 81 eingeführt werden können, während ein am erdbodenseitigen Ende des senkrechten Armes 141 entgegen der Längsrichtung L angeordneter Stift 145 von außen in eine radial äußere Bohrung 83 des Fixierflansches 81 eingesteckt wird. Eine Länge des horizontalen Dreiecks 142 entgegen der Längsrichtung L ist so lang, dass ein Schwerpunkt S der Anordnung aus Griff 140 und Flanscheinleger 72 des Rotorblattanschlusses gemäß 15 und Fixierflansch 81 unterhalb des Griffes 140, vorzugsweise unterhalb einer Halterung 146 des Griffes 140 angeordnet ist, so dass durch Anheben der Anordnung an der Halterung 146 die gesamte Anordnung in ihrer horizontalen Position verbleibt und horizontal ausgerichtet verbracht werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Befestigungselement
2a: kreisbogeninnenseitige Stahlaußenfläche
2b: kreisbogenaußenseitige Stahlaußenfläche
3: Stirnseite
4: Gewindebohrung
6: Abstandselement
7: Kreisbogenaußenseite
8: Kreisbogeninnenseite
9: kreisbogenaußenseitiges Laminat
11: kreisbogeninnenseitiges Laminat
20: Haftvermittlerschicht
30: Siliziumoxidschicht
71: Fertigungsform
72: Flanscheinleger
73: Positivform
74: Negativform
76: Gelenk
77: Auflagefläche
78: Auflagefläche
79: Aussparung (hufeisenförmig)
80: Aussparung
81: Fixierflansch
82: Bohrungen
83: Bohrungen
84: Loch
85: Vakuumfolie
94: Schrauben
100: weitere Vakuumfolie
140: Griff
141: Arm (senkrecht)
142: Dreieck (horizontal)
143: Hebetraverse (diagonal)
144: Stifte
145: Stift
146: Halterung
S: Schwerpunkt
L: Längsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2283231 B1 [0002]

Claims

Verfahren zur Fertigung eines Rotorblattanschlusses, indem Stahlaußenflächen (2a, 2b) von Befestigungselementen (1) aufgeraut werden, eine haftverstärkende Schicht (20, 30) auf die Stahlaußenflächen (2a, 2b) aufgebracht wird, die Befestigungselemente (1) nebeneinander angeordnet werden, Infusionslaminat (9, 11) auf den Stahlaußenflächen (2a, 2b) angeordnet wird und die haftverstärkende Schicht (20, 30) eine Verbindung zwischen den Stahlaußenflächen (2a, 2b) und dem Infusionslaminat (9, 11) herstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlaußenflächen (2a, 2b) sandgestrahlt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlaußenflächen (2a, 2b) vollflächig beschichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sandgestrahlten Stahlaußenflächen (2a, 2b) unmittelbar mit einer Haftvermittlerschicht (20) beschichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sandgestrahlten Stahlaußenflächen (2a, 2b) unmittelbar mit einer Siliziumoxidschicht (30) flammenpyrolytisch beschichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die Siliziumoxidschicht (30) die Haftvermittlerschicht (20) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftvermittlerschicht (20) eine Klebstoffschicht gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff der Klebstoffschicht aus der Gruppe: Epoxidharz, Polyurethan gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Infusionslaminate (11, 9) innen- und außenseitig auf die Stahlaußenflächen (2a, 2b) der nebeneinander angeordneten Befestigungselemente (1) aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein inneres Infusionslaminat (11) auf eine Auflagefläche (77) einer Positivform (73) aufgelegt wird und die Auflagefläche (77) durch eine Außenfläche einer vom Erdboden mittig hochgewölbten Form ausgebildet wird und die Befestigungselemente (1) auf dem inneren Infusionslaminat (11) angeordnet werden, äußeres Infusionslaminat (9) auf die Befestigungselemente (1) aufgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixierflansch (81) positionsfest an einer Stirnseite (3) der Positivform (73) befestigt wird und die Befestigungselemente (1) positionsfest an dem Fixierflansch (81) befestigt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf das äußere Infusionslaminat (9) eine Negativform (74) geschwenkt wird, der Fixierflansch (81) von der Positivform (73) gelöst und an der Negativform (74) positionsfest befestigt wird und die Negativform (74) mit dem inneren Infusionslaminat (11), den Befestigungselementen (1) und dem äußeren Infusionslaminat (9) zurückgeschwenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere und innere Infusionslaminat (9, 11) mit Hilfe eines Vakuuminfusionsverfahrens hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuuminfusionsverfahren in der Positivform (73) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuuminfusionsverfahren in der Negativform (74) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuuminfusionsverfahren zwischen der Positiv- und der Negativform (73, 74) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das innere als auch das äußere Infusionslaminat (11, 9) auf jeweils eine Positivform (73) durch Aufbringen von Preformbinder zu jeweils einer inneren und einer äußeren Preform gebacken und dann gedreht und in die Negativform (74) eingelegt werden.
Rotorblattanschluss mit einer Mehrzahl an auf einem Kreisbogen angeordneten, stückig ausgebildeten Befestigungselementen (1) mit aufgerauten Stahlaußenflächen (2a, 2b), einer auf den Stahlaußenflächen (2a, 2b) aufgebrachten haftverstärkenden Schicht (20, 30) und einem auf der haftverstärkenden Schicht (20, 30) aufgebrachten Infusionslaminat (9, 11).
Rotorblattanschluss nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die haftverstärkende Schicht (20, 30) vollflächig aufgebracht ist.
Rotorblattanschluss nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die Stahlaußenflächen (2a, 2b) eine Haftvermittlerschicht (20) aufgebracht ist.
Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die Stahlaußenflächen (2a, 2b) eine Siliziumoxidschicht (30) aufgebracht ist.
Rotorblattanschluss nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die Siliziumoxidschicht (30) die Haftvermittlerschicht (20) aufgebracht ist.
Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (20) eine Klebstoffschicht ist.
Rotorblattanschluss nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Epoxidharz oder polyurethanhaltiger Klebstoff ist.
Befestigungselement für ein Rotorblatt an einer Rotornabe mit Stahlaußenflächen (2a, 2b), die mit einer Haftvermittlerschicht (20) als Korrosionsschutz überzogen sind.
Befestigungselement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die Stahlaußenflächen (2a, 2b) vollflächig die Haftvermittlerschicht (20) aufgebracht ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die Stahlaußenflächen (2a, 2b) vollflächig eine Siliziumoxidschicht (30) aufgebracht ist und unmittelbar auf die Siliziumoxidschicht (30) die Haftvermittlerschicht (20) aufgebracht ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 25, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (20) eine Klebstoffschicht ist.
Befestigungselement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff ein Epoxidharz oder polyurethanhaltiger Klebstoff ist.
Griff für eine Halbschale eines Flanscheinleger (72) eines Rotorblattanschlusses, an der ein Fixierflansch (81) befestigt ist, mit einem Gestell (141, 142, 143) und wenigstens drei der Halbkreisform des Fixierflansches (81) angepassten, parallel zueinander angeordneten Stiften (144, 145), von denen zwei erdbodenabseitige Stifte (144) in einer Längsrichtung (L) von dem Gestell (141, 142, 143) abgehen und ein erdbodenseitiger Stift (145) entgegen der Längsrichtung (L) vom Gestell (141, 142, 143) abgeht, wobei eine Ausdehnung des Gestelles (141, 142, 143) entgegen der Längsrichtung (L) derart bemessen ist, dass ein Schwerpunkt (S) einer Anordnung aus dem horizontal liegenden Flanscheinleger (72) und dem Griff (140) und dem Fixierflansch (81) lotrecht unterhalb des Gestells (141, 142, 143) angeordnet ist.