DE102017001402A1

DE102017001402A1 - Zentriereinrichtung an der Hinterkante der Formhalbschalen

Info

Publication number: DE102017001402A1
Application number: DE102017001402.7A
Authority: DE
Inventors: Urs Bendel; Markus Werner; Julian Ramm; Lenz Zeller
Original assignee: Senvion GmbH
Current assignee: Senvion GmbH
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Herstellungsform für ein Rotorblatt (1) einer Windenergieanlage mit einer ersten Formhalbschale (33) und einer zweiten Formhalbschale (34), und die erste Formhalbschale (33) weist eine erste Hinterkante und die zweite Formhalbschale (34) weist eine zweite Hinterkante (7) auf, und einem Schwenkmechanismus, mit dem die erste und die zweite Formhalbschale (33, 34) übereinanderschwenkbar sind derart, dass die erste und zweite Hinterkante übereinander angeordnet sind, wobei entlang der Hinterkanten angeordneter Zentriereinrichtungen (37a, 37b) mit jeweils einem und einem korrespondierenden Zentrierstück (37a, 37b), die paarweise zusammenwirken und von denen jeweils das Zentrierstück (37b) positionsfest mit der zweiten Formhalbschale (34) und das korrespondierende Zentrierstück (37a) mit der ersten Formhalbschale (33) positionsfest verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Herstellungsform für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage mit einer ersten Formhalbschale und einer zweiten Formhalbschale, und die erste Formhalbschale weist eine erste Hinterkante und die zweite Formhalbschale weist eine zweite Hinterkante auf, und mit einem Schwenkmechanismus, mit dem die erste und die zweite Formhalbschale übereinanderschwenkbar sind derart, dass die erste und zweite Hinterkante übereinander angeordnet sind. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Fertigung eines Rotorblattes, indem eine erste Formhalbschale und eine zweite Formhalbschale zur Verfügung gestellt werden, die erste Formhalbschale eine erste Hinterkante und die zweite Formhalbschale eine zweite Hinterkante aufweist und in der ersten und zweiten Formhalbschale jeweils eine Rotorblatthalbschale gefertigt wird, die beiden Formhalbschalen mittels eines Schwenkmechanismus übereinandergeschwenkt werden derart, dass die erste und zweite Hinterkante übereinander angeordnet werden.
In der DE 10 2014 203 936 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattes offenbart. Das Rotorblatt weist einen wurzelnahen Bereich auf, in dem das Rotorblatt eine stumpfe Hinterkante aufweist. Die stumpfe Hinterkante geht zum tipseitigen Ende in eine spitz auslaufende Hinterkante über. Beim Verkleben zweier Rotorblatthalbschalen bestehen fertigungstechnische Schwierigkeiten beim Übergang von der stumpfen Hinterkante zur spitzen Hinterkante. In der genannten Druckschrift ist es daher vorgesehen, Füllkörper entlang der stumpfen Hinterkante anzubringen, wobei die Füllkörper im wurzelnahen Bereich im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet sind und eine größere Höhe als Breite und im tipnahen Bereich eine größere Breite als Höhe aufweisen sowie zum Tip hin schräg abfallend ausgebildet sind. Ein Füllkörper wird innenseitig auf die saugseitige Rotorblatthalbschale und ein anderer Füllkörper auf die Innenseite der druckseitigen Rotorblatthalbschale aufgeklebt. Beim Zusammenkleben der beiden Rotorblatthalbschalen liegen die beiden Füllkörper einander gegenüber und können miteinander verklebt werden. Das Verfahren ist nachteiligerweise relativ aufwendig.
Darüber hinaus ist es bekannt, einen separat vorgefertigten Abschlusssteg zwischen die beiden Halbschalen zu kleben, der die Halbschalen im Bereich des abgeschnittenen Hinterkantenprofils miteinander verbindet. Da der Abschlusssteg auch am tipseitigen Ende eine signifikante Höhe besitzt, kann der Abschlusssteg nicht bis in die spitze Hinterkante hinein eingebracht werden, und es entsteht ein Loch zwischen der Profilhinterkante und dem spitzen Profil, das mit Klebstoff gefüllt ist. Nachteiligerweise neigt der in der exothermen Reaktion aushärtende Klebstoff zur Rissbildung.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rotorblatt zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet.
Es ist in einem zweiten Aspekt Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Fertigung eines Rotorblattes zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet.
Die Aufgabe wird in ihrem ersten Aspekt durch eine eingangs genannte Herstellungsform für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage gelöst, das eine erste Formhalbschale und eine zweite Formhalbschale aufweist, und die erste und die zweite Formhalbschale weisen jeweils eine Hinterkante auf, und es ist ein Schwenkmechanismus vorgesehen, mit dem die erste und die zweite Formhalbschale übereinanderschwenkbar sind, und zwar derart, dass die erste und die zweite Hinterkante der Formhalbschalen übereinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind entlang der Hinterkanten der Formhalbschalen Zentriereinrichtungen vorgesehen mit jeweils einem Zentrierstück und einem korrespondierenden Zentrierstück, die paarweise zusammenwirken und von denen jeweils das Zentrierstück positionsfest mit einer Formhalbschale und das korrespondierende Zentrierstück mit der anderen Formhalbschale positionsfest verbunden ist.
Erfindungsgemäß sind die Zentriereinrichtungen entlang eines Abschnitts der Hinterkante oder entlang der gesamten Hinterkante oder entlang mehrerer Abschnitte der Hinterkante vorgesehen. Es kann auch vorgesehen sein, Zentriereinrichtungen zusätzlich an der Vorderkante der Formhalbschalen vorzusehen.
Die Zentriereinrichtungen ermöglichen es, die Formhalbschalen beim Zusammenklappen der Formhalbschalen sehr präzise übereinanderzuklappen.
Die Zentriereinrichtungen sind so ausgelegt, dass sie die Formhalbschalen in die exakte relative Position zueinander zwingen. Günstigerweise sind dazu zunächst die Formhalbschalen mittels einer zwischen den Formhalbschalen angeordneten Scharniereinrichtung gegeneinander verschwenkbar.
Günstigerweise sind die Zentrierstücke stiftförmig ausgebildet und die korrespondierenden Zentrierstücke wannenförmig ausgebildet, wobei die stiftförmigen Zentrierstücke eine spitze, vorzugsweise konisch zulaufende Spitze aufweisen; vorzugsweise kann das gesamte Zentrierstück konisch zulaufend ausgebildet sein, so dass beim Einführen des stiftförmigen Zentrierstücks in das wannenförmige Zentrierstück bei etwa komplementärer Ausbildung beider Zentrierstücke die beiden Formhalbschalen in die relative Position zueinander gezwungen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Formhalbschalenhinterkante einen Abschnitt mit einem abgeschnittenen Profil auf, und die Zentriereinrichtungen sind im Abschnitt des abgeschnittenen Profils angeordnet. Günstigerweise sind sonst entlang der Hinterkante keine Zentriereinrichtungen vorgesehen, sondern ausschließlich entlang des abgeschnittenen Profils. In anderen Ausführungsformen ist es jedoch auch denkbar, dass die Zentriereinrichtungen entlang der gesamten Hinterkante angeordnet sind.
Es hat sich gezeigt, dass gerade in den Bereichen, in denen die Hinterkante ein abgeschnittenes Profil aufweist, also die beiden abgeschnittenen Profilteile beim Aufeinanderklappen der in den Formhalbschalen gefertigten Rotorblatthalbschalen einen Versatz aufweisen, dieser Versatz nur unzureichend begradigt werden kann. Bei spitz zulaufenden Hinterkantenprofilen ist dieses Problem nicht gegeben. Es ist daher insbesondere im Abschnitt des abgeschnittenen Profils erforderlich, Zentriereinrichtungen vorzusehen.
In dem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Es werden eine erste Formhalbschale und eine zweite Formhalbschale zur Verfügung gestellt, wobei die erste und die zweite Formhalbschale jeweils eine Hinterkante aufweisen und in der ersten und in der zweiten Formhalbschale jeweils eine Rotorblatthalbschale gefertigt wird. Die beiden Formhalbschalen werden mittels eines Schwenkmechanismus übereinandergeschwenkt, und zwar derart, dass die erste und zweite Hinterkante übereinander angeordnet werden und die Hinterkanten der beiden Formhalbschalen mittels entlang der Hinterkanten angeordneter Zentriereinrichtungen justiert werden, wobei die Zentriereinrichtungen jeweils ein Zentrierstück und ein korrespondierendes Zentrierstück aufweisen, die paarweise beim Aufeinanderklappen zusammenwirken und von denen das Zentrierstück positionsfest mit der Formhalbschale und das korrespondierende Zentrierstück mit der anderen Formhalbschale positionsfest verbunden ist. Es kann eine Mehrzahl von Zentriereinrichtungen vorgesehen sein, die sich entlang der Hinterkanten erstrecken. Durch die Zentriereinrichtungen werden die Formhalbschalen in eine exakte Position zueinander gezwungen, d. h. justiert.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in drei Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Rotorblattes,
2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Herstellungsform,
3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotorblattes 1 mit einem abgeschnittenen Profil 2. Das Rotorblatt 1 weist zwei Rotorblatthalbschalen 3, 4 auf, nämlich eine untere, saugseitige Rotorblatthalbschale 3 und eine obere, druckseitige Rotorblatthalbschale 4, die an einer Rotorblattnase 6 und an einer Rotorblatthinterkante 7 miteinander in einer Längsrichtung L entlang einer Verklebungslinie 8 verklebt sind. Ein Tip 9 ist ebenfalls entlang der Verklebungslinie 8 verklebt. Eine dem Tip 8 am Rotorblatt 1 gegenüberliegende Wurzel 11 ist offen und zur Montage an einer Rotornabe einer Windenergieanlage bestimmt.
Das abgeschnittene Profil 2 erstreckt sich von der Rotorblattwurzel 11 bis etwa entlang eines inneren Drittels des Rotorblattes 1, ausgehend von der Rotorblattwurzel 11, in Längsrichtung L. Die Rotorblattschalen 3, 4 laufen kontinuierlich in den äußeren zwei Dritteln aufeinander zu und bilden in den äußeren zwei Dritteln, ausgehend von der Rotorblattwurzel 11, ein spitz auslaufendes Profil aus.
Im Gegensatz zu älteren Rotorblättern ist hier bei dem in 1 dargestellten Rotorblatt 1 das genannte abgeschnittene Profil 2 vorhanden, das während des Fertigungsverfahrens aber eine besondere Anforderung an die Genauigkeit der Verklebung stellt, während beim spitz zulaufenden Profil, Ungenauigkeiten beim Aufeinanderklappen der beiden Rotorblatthalbschalen 3, 4 nachträglich durch Verspachteln oder Ähnlichem leichter ausgeglichen werden können; dieser Ausgleich ist im Bereich des abgeschnittenen Profils 2, an dem die beiden abgeschnittenen Teilprofile von oben und unten aufeinander stoßen, nur bedingt möglich, daher ist es vorteilhaft, wenn ein möglichst geringer Versatz der beiden Rotorblatthalbschalen 3, 4, möglichst gar kein Versatz der beiden Rotorblatthalbschalen 3, 4 nach dem Aufeinanderklappen verbleibt.
In den 2 und 3 wird die zur Herstellung des Rotorblattes in 1 bestimmte Fertigungsform 20 dargestellt. Das in 1 dargestellte Rotorblatt 1 wird mit Hilfe einer vorzugsweise mehrteiligen Fertigungsform 20 gefertigt, insbesondere einer zweiteiligen Fertigungsform 20; die Fertigungsform 20 umfasst eine saugseitige Formhalbschale 33 und eine druckseitige Formhalbschale 34. Üblicherweise sind die beiden Formhalbschalen 33, 34 mittels einer Scharniervorrichtung 36 aufeinanderklappbar. In der druckseitigen Formhalbschale 34 wird die druckseitige Rotorblatthalbschale 4 und in der saugseitigen 33 Formhalbschale wird die saugseitige Rotorblatthalbschale 3 in jeweils einem Laminierverfahren gefertigt, indem Faserhalbzeuge durch Laminieren, Infusionieren oder durch Verwendung von Prepregs mit Harz getränkt und ausgehärtet werden.
Die vorgefertigten Rotorblatthalbschalen 3, 4 werden durch eine Schwenkbewegung einer der Formhalbschalen 33, 34 übereinander geschwenkt, sodass Ränder der Rotorblatthalbschalen 3, 4 direkt übereinander positioniert sind, die Ränder werden dann vorzugsweise mit einem Klebstoffsystem zusammengeklebt. Beim Übereinanderschwenken der beiden Formhalbschalen 33, 34 ist erfindungsgemäß an der Formhalbschalenhinterkante eine Vielzahl an Zentriereinrichtungen 37a, 37b vorgesehen. Die Zentriereinrichtungen 37a, 37b erstrecken sich insbesondere entlang eines Abschnittes der Rotorblatthinterkante 7, entlang dem das abgeschnittene Profil 2 vorgesehen ist. Entlang der Hinterkante der Formhalbschale 20, die zur Fertigung des spitz zulaufenden Profils bestimmt ist, können auch Zentriereinrichtungen 37a, 37b vorgesehen sein, dort sind sie allerdings nicht ganz so wichtig.
Jede der Zentriereinrichtungen 37a, 37b gemäß 2 zeigt ein stiftförmiges Zentrierstück 37b, das mit der druckseitigen Formhalbschale 34 positionsfest verbunden ist und ein wannenförmiges Zentrierstück 37a, das mit der saugseitigen Formhalbschale 33 verbunden ist. Genau ein stiftförmiges Zentrierstück 37b und genau ein zugehöriges wannenförmiges Zentrierstück 37a bilden zusammen die Zentriereinrichtung 37a, 37b aus. Die Zentriereinrichtung 37a, 37b ermöglicht und gewährleistet es, dass die beiden Formhalbschalen 33, 34 beim Aufeinanderklappen positionsgenau gegeneinander ausgerichtet werden, so dass die Außenwandungen fluchten, indem eine Spitze des stiftförmigen Zentrierstücks 37b in die etwa komplementär geformte Wanne des wannenförmigen Zentrierstücks 37a eingeführt wird und dabei die beiden Zentrierstücke 37a, 37b zueinander ausrichtet, so dass ein Rand der druckseitigen Formhalbschale 34 und ein Rand der saugseitigen Formhalbschale 33 gemäß 1 exakt bündig gegeneinander ausgerichtet sind.
Die Formhalbschalen 33, 34 sind in 2 im aufgeklappten Zustand dargestellt. Die Formhalbschalen 33, 34 sind in einem Gestell 38 gelagert, an dessen oberem Ende jeweils ein Streifen 39a, 39b positionsfest mit jeder der Formhalbschalen 33, 34 verbunden ist und an jedem der Streifen 39a, 39b jeweils ein Teil der Zentriereinrichtung vorgesehen 37a, 37b ist.
In 1 wird die linke druckseitige Formhalbschale 34 auf die rechte saugseitige Formhalbschale 33 geklappt. Das Teil des Gestells 38, auf dem sich die umzuklappende Formhalbschale 34 befindet, wird nicht mitumgeklappt, aber der Streifen 39a, 39b mit den stiftförmigen Zentrierstücken 37b.
3 zeigt eine Schnittansicht der aufgeklappten Fertigungsform entlang der Linie II-II in 2. Es ist zu erkennen, dass der entlang des Formhalbschalenrandes verlaufende Streifen 39a, 39b stiftförmige und wannenförmige Zentrierstücke 37b, 37a umfasst. Es sind natürlich auch andere Ausführungsformen denkbar, in denen das stiftförmige Zentrierstück 37b positionsfest an der anderen Formhalbschale 33 montiert ist, es sind auch gemischte Ausführungsformen denkbar.
Die beiden Streifen 39a, 39b weisen direkt an der Formhalbschale 33,34 zwischen sich im zusammengeklappten Zustand einen kleinen Spalt von 1 mm bis 3 mm auf, durch den überschüssiges Klebemittel, das beim Aufeinanderklappen der beiden nicht eingezeichneten Rotorblatthalbschalen innen- und außenseitig aus dem Rotorblatt hinausgedrückt wird, ausweichen kann.
Das stiftförmige Zentrierstück 37b ist beispielsweise durch eine Reihe von nicht dargestellten Schrauben in der Höhe, also im zusammengeklappten Zustand, in Richtung des wannenförmigen Zentrierstücks 37a einstellbar, aber auch in horizontaler Richtung, d. h. parallel zum wannenförmigen Zentrierstück 37a einstellbar. Nach dem Einstellen behält die Spitze des stiftförmigen Zentrierstücks 37b ihre relative Position zur Formhalbschale 34 bei, durch exaktes Einstellen ist eine positionsgenaue Anordnung der beiden Zentrierstücke 37a, 37b relativ zueinander gewährleistet, damit die beiden Auflageflächen der zugehörigen Formhalbschalen 33, 34 entlang des abgeschnittenen Profils 2 der Rotorblatthinterkante exakt miteinander fluchten.
Problematisch bei herkömmlichen Fertigungsformen war, dass Zentriereinrichtungen 37a, 37b selten vorgesehen wurden und wenn, dann ausschließlich entlang der Rotorblattnase 6, aber nicht entlang der Rotorblatthinterkante 7. Eine Verklebung der Rotorblatthinterkante 7 war in der Vergangenheit aber auch nicht so kritisch, da die Profile 2 üblicherweise spitz auslaufend waren.
Durch die Weiterentwicklung der Rotorblätter 1 hin zu Rotorblättern 1 mit abgeschnittenem Profil 2 hat sich jedoch gezeigt, dass die exakte Positionierung der Formhalbschalen 33, 34 gegeneinander ausschließlich durch Zentriereinrichtungen 37a, 37b entlang der Rotorblattnase 6 nicht ausreicht, um auch eine exakte Positionierung entlang der Rotorblatthinterkante 7 zu gewährleisten, da die Formhalbschale selbst aufgrund ihrer erheblichen Größe von 70 Metern Länge und mehr und auch einer erheblichen Breite von 5 bis 10 Metern beim Aufeinanderklappen durchaus zu leichten Verbindungen und Verbiegungen neigt, zumindest soweit, dass exakte Positionierungen im Millimeterbereich nicht durch alleinige Justierung der Rotorblattnase 6 gewährleistet werden kann .
Bezugszeichenliste

1: Rotorblatt
2: Profil
3: Rotorblatthalbschale
4: Rotorblatthalbschale
6: Rotorblattnase
7: Rotorblatthinterkante
8: Verklebungslinie
9: Tip
11: Rotorblattwurzel
20: Fertigungsform
33: Formhalbschale
34: Formhalbschale
36: Scharniervorrichtung
37a: wannenförmiges Zentrierstück
37b: stiftförmiges Zentrierstück
38: Gestell
39a: Streifen
39b: Streifen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014203936 A1 [0002]

Claims

Herstellungsform für ein Rotorblatt (1) einer Windenergieanlage mit einer ersten Formhalbschale (33) und einer zweiten Formhalbschale (34), und die erste Formhalbschale (33) weist eine erste Hinterkante und die zweite Formhalbschale (34) weist eine zweite Hinterkante (7) auf, und einem Schwenkmechanismus, mit dem die erste und die zweite Formhalbschale (33, 34) übereinanderschwenkbar sind derart, dass die erste und zweite Hinterkante übereinander angeordnet sind, gekennzeichnet durch entlang der Hinterkanten angeordneter Zentriereinrichtungen (37a, 37b) mit jeweils einem und einem korrespondierenden Zentrierstück (37a, 37b), die paarweise zusammenwirken und von denen jeweils das Zentrierstück (37b) positionsfest mit der zweiten Formhalbschale (34) und das korrespondierende Zentrierstück (37a) mit der ersten Formhalbschale (33) positionsfest verbunden ist.
Herstellungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Formhalbschale (33, 34) mittels entlang einer Rotorblattnase (6) angeordneter Scharniere gegeneinander verschwenkbar sind.
Herstellungsform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierstücke (37b) stiftförmig ausgebildet sind und die korrespondierenden Zentrierstücke (37a) wannenförmig ausgebildet sind.
Herstellungsform nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Formhalbschalenhinterkante einen Abschnitt mit einem abgeschnittenen Profil (2) aufweist und die Zentriereinrichtungen (37a, 37b) nur im Abschnitt des abgeschnittenen Profils (2) angeordnet sind.
Verfahren zur Fertigung eines Rotorblattes, indem eine erste Formhalbschale (33) und eine zweite Formhalbschale (34) zur Verfügung gestellt werden, die erste Formhalbschale (33) eine erste Hinterkante und die zweite Formhalbschale (34) eine zweite Hinterkante aufweist und in der ersten und zweiten Formhalbschale (33, 34) jeweils eine Rotorblatthalbschale (3, 4) gefertigt wird, die beiden Formhalbschalen (33, 34) mittels eines Schwenkmechanismus übereinandergeschwenkt werden derart, dass die erste und zweite Hinterkante übereinander angeordnet werden, und die Hinterkanten der beiden Formhalbschalen (33, 34) mittels entlang der Hinterkanten angeordneter Zentriereinrichtungen (37a, 37b) justiert werden mit jeweils einem und einem korrespondierenden Zentrierstück (37a, 37b), die paarweise beim Aufeinanderklappen zusammenwirken und von denen jeweils das Zentrierstück (37b) positionsfest der zweiten Formhalbschale (34) und das korrespondierende Zentrierstück (37a) mit der ersten Formhalbschale (33) positionsfest verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhalbschalen (33, 34) im Abschnitt eines abgeschnittenen Profils (2) justiert werden.