DE102017123990B4 - Profilkörper, Windenergieanlage und Verfahren zum Temperieren und Überprüfen eines solchen Profilkörpers - Google Patents

Profilkörper, Windenergieanlage und Verfahren zum Temperieren und Überprüfen eines solchen Profilkörpers Download PDF

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Abstract

Profilkörper (1), der in wenigstens einem Profilabschnitt (6) in Sandwichbauweise durch eine äußere Deckschicht (10), eine innere Deckschicht (11) und eine dazwischenliegende Kernschicht (12) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kernschicht (12) eine Mehrzahl von Fluidkanälen (20) vorgesehen sind und- dass die Fluidkanäle (20) mit einer Temperiereinrichtung (21) kommunizierend in Verbindung stehen, die mittels eines Temperprozesses zum Temperieren eines Fluides und zum Einleiten des temperierten Fluides in die Fluidkanäle (20) zur Temperierung des Profilabschnittes (6) des Profilkörpers (1) ausgebildet ist, und- dass die Fluidkanäle (20) mit einer Prüfeinrichtung (23) kommunizierend in Verbindung stehen, die zum Beaufschlagen der Fluidkanäle (20) mit einem Über- und/oder Unterdruck und zum Erkennen einer Schadstelle in dem Profilabschnitt (6) des Profilkörpers (1) in Abhängigkeit von einer mittels eines Drucksensors detektierten Druckveränderung bei der Beaufschlagung der jeweiligen Fluidkanäle (20) mit dem Über- und/oder Unterdruck ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Profilkörper, der in wenigstens einem Profilabschnitt im Sandwichbauweise durch eine äußere Deckschicht, eine innere Deckschicht und einer dazwischenliegenden Kernschicht gebildet ist. Die Erfindung betrifft ebenso eine Windenergieanlage mit einem derartigen Profilkörper als Rotorblatt. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Temperieren und Überprüfen eines solchen Profilkörpers.
  • Profilkörper, wie beispielsweise Rotorblätter für Windkraftanlagen, Rotorblätter für Flugobjekte, Flügelkörper von Flugzeugen und anderer aerodynamischen umströmte Profilkörper werden heutzutage vermehrt aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt, da diese Faserverbundwerkstoffe eine sehr hohe gewichtspezifische Festigkeit und Steifigkeit gegenüber herkömmlichen, meist isotropen Werkstoffen haben. Diese Gewichtseinsparung gegenüber isotropen Werkstoffen, wie beispielsweise Aluminium, wird dabei durch einen komplexeren Herstellungsprozess erkauft, der durch geeignete Herstellungsmaßnahmen adressiert werden muss.
  • Nicht selten werden bei der Herstellung von Profilkörpern die Faserverbundwerkstoffe mit anderen Werkstoffen zur weiteren Gewichtsreduktion kombiniert, sodass es aus der Praxis insbesondere bei der Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen bekannt ist, Teile des Rotorblattes in Sandwichbauweise aus einer äußeren Decklage, einer inneren Decklage sowie einer dazwischenliegenden Kernschicht auszuführen. So wird beispielsweise bei den Rotorblättern die Vorderkante des aerodynamischen Profilkörpers in Sandwichbauweise ausgeführt, wodurch das Gewicht bei gleichbleibender Festigkeit und Steifigkeit noch einmal reduziert werden kann, was insbesondere bei den langen Rotorblättern für große Windkraftanlagen von mehr als 200 Metern signifikant werden kann.
  • Ein weiteres Problem bei aerodynamischen Profilkörpern besteht darin, dass die äußere Strömungsoberfläche der aerodynamischen Profilkörper vereisen können, was sowohl bei Flügen von Flugzeugen als auch bei Rotorblättern von Windkraftanlagen zu schwerwiegenden Beeinträchtigungen der Funktionsweise des aerodynamischen Profilkörpers führen kann. So ist es bei Flügen von Flugzeugen bekannt, beispielsweise die Flügelvorderkante eines Flügels mit Hilfe von in den Flügel integrierten Widerstandsheizungen zu erwärmen, um so eine Vereisung aufzulösen und einer weiteren Vereisung entgegenzuwirken.
  • Auch Rotorblätter für Windkraftanlagen neigen zur Vereisung, insbesondere dann, wenn es sich um Windkraftanlagen von Offshore-Anlagen handelt. Für die Rotorblätter stellt dabei die feuchte und salzige Umgebung mit den niedrigen Temperaturen ein Problem dar. Sobald die Schutzschicht auf der Rotorblattnase durch Erosion beschädigt ist, können minimale Mengen an Feuchtigkeit eindringen, die das Laminat und insbesondere den Sandwichkern in der Haltbarkeit belasten. Gefrieren diese Feuchtigkeitsmengen zusätzlich bei niedrigen Temperaturen, können durch die Volumenausdehnung weite Teile des Laminates abgesprengt werden.
  • Rotorblätter von Windkraftanlagen weisen hierfür meist Heizsysteme auf, mit denen bei niedrigen Temperaturen das Rotorblatt temperiert werden soll. Bekannt sind auch hier Widerstandsheizsysteme, bei denen ein elektrisch leitfähiges Material in das Material des Rotorblattes eingearbeitet ist, wobei zum Heizen eine Spannung an das elektrisch leitfähige Material angelegt und so das Rotorblatt und des elektrischen Widerstands und der dabei entstehenden Abwärme temperiert wird. Bekannt sind auch Heizsysteme, bei denen der Innenraum des Rotorblattes mit einem temperierten Fluid durchströmt wird, um so von innen heraus das Rotorblatt zu temperieren. Allerdings benötigen derartige fluidbasierte Heizsysteme einen hohen Volumenstrom, der einen hohen Energiebedarf notwendig macht.
  • Neben der Problematik der Vereisung stellt auch die zerstörungsfreie Überprüfung der strukturtragenden Elemente eines aerodynamischen Profilkörpers, insbesondere dann, wenn er aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist, eine wichtige Aufgabe dar, da aerodynamischen Profilkörper aufgrund ihres Einsatzzweckes von einem Fluid umströmt und damit dem Effekt der Erosion unterliegen. Beschädigte Strukturen können jedoch zu einer Strukturschwächung des aerodynamischen Profilkörpers derart führen, dass der gesamte Profilkörper instabil und zerstört wird. Dies gilt es insbesondere bei Einsatzzwecken wie Rotorblättern oder Flügelkörpern unter allen Umständen zu vermeiden.
  • Aus der DE 10 2010 030 472 A1 ist ein Rotorblatt einer Windenergieanlage bekannt, welches einen ersten und einen zweiten innen im Rotorblatt verlaufenden Kanal zum Durchleiten eines Luftstromes hat.
  • Aus der DE 10 2013 003 750 A1 ist ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage bekannt, das mindestens ein Gebläse zur Erzeugung einer Luftströmung im Rotorblatt und mindestens eine Heizvorrichtung zur Erwärmung zumindest eines Teils der Luftströmung umfasst.
  • Aus der US 2003 / 0 146 346 A1 ist die Herstellung eines Rotorblattes aus einem Faserverbundwerkstoff bekannt, wobei zwischen einer inneren Oberfläche und eine äu-ßeren Oberfläche eine Kernschicht vorgesehen ist, die aus einer Mehrzahl von im Querschnitt dreieckigen länglichen Hohlkörpern gebildet wird, in die temperierte Luft zum Temperieren des Rotorblattes einleitbar ist.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Profilkörper und ein verbessertes Verfahren anzugeben, mit denen sich Profilkörper energieeffizienter und schneller temperieren lassen, um so insbesondere der Problematik der Vereisung von Profilkörpern entgegenzuwirken. Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Profilkörper und ein Verfahren anzugeben, mit denen sich Profilkörper zerstörungsfrei auf Schadstellen untersuchen lassen, und zwar auch dann, wenn sich derartige Profilkörper im Betrieb in ihrem jeweiligen Einsatzzweck befinden.
  • Die Aufgabe wird mit dem Profilkörper gemäß Anspruch 1 sowie dem Verfahren gemäß Anspruch 12 erfindungsgemäß gelöst.
  • Gemäß Anspruch 1 wird ein Profilkörper vorgeschlagen, der in wenigstens einem Profilabschnitt in Sandwichbauweise durch eine äußere Deckschicht, eine innere Deckschicht und eine dazwischenliegende Kernschicht gebildet ist. Wie üblicherweise vorgesehen, ist bei einer Sandwichbauweise das Material der inneren Kernschicht verschieden von dem Material der Deckschichten. Um den vorteilhaften Effekt eines möglichst geringen Gewichtes bei vergleichbarer Stabilität zu gewährleisten, ist dabei das Material der Kernschicht dergestalt, dass es eine geringere Dichte aufweist als der Werkstoff der Deckschichten. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Werkstoff der Deckschichten um einen Faserverbundwerkstoff aus dem die Deckschichten hergestellt sind, während es sich bei dem Werkstoff der Kernschicht um ein insbesondere schaumartiges oder wabenförmiges Material handelt, beispielsweise Aluminium oder PET-Schaum. Dabei weist die Kernschicht in der Regel eine größere Dicke auf als die Deckschichten.
  • Der Profilkörper hat eine Hüllenstruktur, welche die äußere Schale des Profilkörpers bildet. Die äußere Deckschicht ist dann Teil der äußeren Strömungsoberfläche des aerodynamischen Profilkörpers. Der Profilabschnitt erstreckt sich dabei insbesondere spannweitig, wobei in einer vorteilhaften Ausführungsform der Profilabschnitt durch den gesamten aerodynamischen Profilkörper, d.h. seiner gesamten Hüllenstruktur, gebildet wird und somit die gesamte äußere Strömungsoberfläche des Profilkörpers durch die äußere Deckschicht gebildet wird.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in der Kernschicht eine Mehrzahl von Fluidkanälen vorgesehen sind, durch die ein Fluid geleitet werden kann oder die durch einen Über- bzw. Unterdruck beaufschlagt werden können.
  • Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Fluidkanäle mit einer Temperiereinrichtung kommunizierend in Verbindung stehen, wobei die Temperiereinrichtung mittels eines Temperprozesses zum Temperieren eines Fluides und zum Einleiten des temperierten Fluides in die Fluidkanäle zur Temperierung des Profilabschnittes des Profilkörpers ausgebildet ist.
  • Durch das Einleiten eines temperierten Fluides, insbesondere eines erwärmten Fluides, in der Kernschicht vorgesehenen Fluidkanäle kann somit gezielt die Kernschicht in dem Profilabschnitt temperiert und darüber hinaus dann auch die äußere Deckschicht, sodass hierdurch beispielsweise eine Vereisung des Profilabschnittes des Profilkörpers entfernt werden kann.
  • Hierdurch wird es möglich, für die Enteisung von Profilkörpern deutlich geringere temperierte Volumenströme zu verwenden, als dies beispielsweise bei herkömmlichen Rotorblätter für Windkraftanlagen der Fall ist, dann sehr gezielt die Kernschicht eines Profilabschnittes des Profilkörpers beispielsweise zum Zwecke der Enteisung temperiert wird, wodurch auch der benötigte Energieeintrag deutlich geringer ist als bei bekannten Temperiereinrichtungen. Darüber hinaus wurde erkannt, dass durch das Einbringen von Fluidkanälen in der Kernschicht einer in Sandwichbauweise aufgebauten Hülle eines Profilkörpers die Stabilität der ganzen Konstruktion nicht derart beeinträchtigt wird, dass hierdurch der Gedanke des Leichtbaus zunichte gemacht wird.
  • Außerdem wurde erkannt, dass durch das Einleiten eines temperierten Fluides in die Fluidkanäle der Kernschicht bereits durch Beschädigungen eingedrungene Feuchtigkeit aus dem Profilabschnitt entzogen werden kann, was dem weiteren Schadensfortschritt entgegenwirkt und große strukturelle Beschädigungen verhindert.
  • Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Fluidkanäle mit einer Prüfeinrichtung kommunizierend in Verbindung stehen, wobei die Prüfeinrichtung zum Beaufschlagen der Fluidkanäle mit einem Über- und/oder Unterdruck und zum Erkennen einer Schadstelle in dem Profilabschnitt des Profilkörpers in Abhängigkeit von einer mittels eines Drucksensors detektierten Druckveränderung bei der Beaufschlagung der jeweiligen Fluidkanäle mit dem Über- und/oder Unterdruck ausgebildet ist.
  • Die Prüfeinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sie mit den Fluidkanälen so in Verbindung steht, dass sie diese mit einem Überdruck oder mit einem Unterdruck beaufschlagen kann, wodurch während der Beaufschlagung mit dem Über- oder dem Unterdruck dann mittels eines Drucksensors festgestellt werden kann, ob sich eine Druckveränderung bei dem eingestellten Über- oder Unterdruck ergibt, was darauf hindeutet, dass die Fluidkanäle nicht druckdicht sind. Eine solche Undichtigkeit in den Fluidkanälen deutet dabei auf eine Schadstelle hin, sodass in Abhängigkeit von einer erkannten Druckveränderung dann die Prüfeinrichtung eine Beschädigung innerhalb des Profilabschnittes anzeigen kann oder bei einer Feststellung, dass keine Druckveränderung detektiert wird, eine entsprechende Schadlosigkeit des Profilabschnittes anzeigt.
  • Somit kann basierend auf den erfindungsgemäßen Kerngedanken, Fluidkanäle in der Kernschicht eines in Sandwichbauweise gebildeten Profilkörpers vorzusehen, ein Profilkörper angegeben werden, bei dem die in der Kernschicht integrierten Fluidkanäle zur Temperierung des Profilkörpers und zur Überprüfung auf Schadstellen des Profilkörpers verwendet werden. Somit lassen sich die in der Kernschicht vorgesehenen Fluidkanäle sowohl zur Temperierung als auch zur Überprüfung auf Schadstellen des Profilkörpers nutzen, sodass eine verbesserte Temperierung des Profilkörpers sowie eine zerstörungsfreie und vor allem während des Betriebs des Profilkörpers nutzbare Überprüfung auf Schadstellen möglich ist.
  • Das sowohl die Temperiereinrichtung als auch die Prüfeinrichtung mit den Fluidkanälen kommunizierend in Verbindung steht meint hierbei, dass über entsprechende Verbindungsmittel die Temperiereinrichtung ein temperiertes Fluid in die Fluidkanäle einleiten kann bzw. dass die Prüfeinrichtung über entsprechende Verbindungsmittel druckdicht mit den Fluidkanälen in Verbindung steht und somit eine Druckdichtigkeit mit einem Über- oder Unterdruck durchführen kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Profilkörper um ein Rotorblatt einer Windkraftanlage, insbesondere einem Rotorblatt für eine Offshore-Windkraftanlage.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Fluidkanäle innerhalb der Kernschicht spannweitig in Bezug auf im Profilkörper erstrecken, sodass sie insbesondere quer zur Anströmrichtung liegen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Temperiereinrichtung zum Erkennen einer Vereisung des Profilkörpers eingerichtet ist, wobei bei einer erkannten Vereisung die Temperiereinrichtung eingerichtet ist, den Temperprozess, insoweit noch nicht geschehen, zu starten und ein erwärmtes Fluid in die Fluidkanäle der Kernschicht einzuleiten, um den Profilkörper zu enteisen. Ein derartiges Erkennen der Vereisung kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Temperiereinrichtung mit einer übergeordneten Vereisungserkennungseinrichtung verbunden ist, welche anhand verschiedener Parameter eine Vereisung des Profilkörpers erkennen kann. Wird eine solche Vereisung durch eine Vereisungserkennungseinrichtung detektiert, so kann diese Vereisungserkennungseinrichtung ein entsprechendes Signal an die Temperiereinrichtung senden, wodurch die Temperiereinrichtung ebenfalls die Vereisung erkennt. Das Erkennen einer Vereisung kann beispielsweise mittels eines Sensors erfolgen, der dafür ausgebildet ist, Vereisungen zu detektieren.
  • Bei Rotorblätter für Windkraftanlagen kann dabei beispielsweise die Vereisung anhand von veränderten Parametern bei der Energiegewinnung erkannt werden, beispielsweise durch eine Verschlechterung des Wirkungsgrades.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Temperiereinrichtung zum Entfeuchten des temperierten Fluides und zum Einleiten des entfeuchteten, temperierten Fluides in die Fluidkanäle ausgebildet, um so den Prozess einer Trocknung durch das Einleiten des Fluides zu unterstützen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Prüfeinrichtung derart ausgebildet, dass sie die einzelnen Fluidkanäle separat mit einem Über- und/oder Unterdruck beaufschlagen kann, wobei dann für jeden Fluidkanal separat mittels des Drucksensors eine Druckveränderung detektiert werden kann. Je nachdem welchem der Fluidkanäle eine Druckveränderung detektiert wird, kann dann die Prüfeinrichtung eine Schadstelle im Profilabschnitt im Bereich des jeweiligen Fluidkanals feststellen und entsprechend anzeigen. Somit lässt sich die Position der Schadstelle grob auf denjenigen Fluidkanal einschränken, bei dem die Druckveränderung entsprechend detektiert wurde. Dies vereinfacht das Auffinden der Schadstelle bei großflächigen Bauteilen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kernschicht fachwerkförmig ausgebildet, wobei die Fluidkanäle durch die in dem Fachwerk vorhandenen Freiräume gebildet werden. Hierbei ist es denkbar, dass die Kernschicht in Form eines Flächenfachwerks ausgebildet ist, bei dem die das Fachwerk stützenden Wandelemente zur Bildung der Fluidkanäle herangezogen werden. Hierzu lässt sich auch weiter das Gewicht der Kernschicht reduzieren, bei gleichzeitiger Bildung der Fluidkanäle für das Temperieren und Überprüfen des Profilkörpers.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn sich die länglichen Wandelemente der Fachwerkstruktur spannweitig in Bezug auf den Profilkörper erstrecken und dabei insbesondere die Tragstruktur der Fachwerkstruktur bilden.
  • Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit einer Windenergieanlage mit einer Gondel, an der ein Rotor angeordnet ist, der wenigstens einem Profilkörper wie vorstehend beschrieben als Rotorblatt hat, gelöst.
  • Eine derartige erfindungsgemäße Windenergieanlage hat dabei eine Temperiereinrichtung, welche so ausgebildet ist, dass sie die in der Gondel entstehende Abwärme zur Temperierung des Fluides nutzt. Diese Abwärme entsteht dabei bei dem für die Energieerzeugung durch die Windkraftanlage benötigten Komponenten wie Generator und Getriebe, wobei erfindungsgemäß erkannt wurde, dass die Abwehr mit dieser Komponenten bei gleichzeitiger Nutzung der Fluidkanäle in der Kernschicht ausreicht, um beispielsweise einer Enteisung entgegenzuwirken.
  • Im Übrigen wird die Erfindung auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch 12 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • 1 - schematische Darstellung eines Profilquerschnitts eines Rotorblattes;
    • 2 - detailliertere Darstellung des Profilabschnittes.
  • 1 zeigt schematisch in einer Querschnittsdarstellung einen Profilkörper 1, der eine äußere Schale 2 hat. Die Schale 2 umschließt dabei einen Innenraum 3 des Profilkörpers 1, der zur Gewichtsreduktion selbstverständlich als Hohlraum ausgeführt ist. Bei dem in 1 gezeigten Profilkörper 1 handelt es sich um eine Querschnittsdarstellung eines Rotorblattes für Windkraftanlagen, wobei aufgrund der Größe des Profilkörpers 1 dieser im Innenraum 3 mit Hilfe von Verstärkungselementen 4 (auch Steg genannt) versteift sind. Im vorderen Bereich wird dabei durch die Schale 2 die sogenannte Vorderkante 5 gebildet, die den exponierten Abschnitt der Schale 2 in Bezug auf die Anströmung durch ein Fluid darstellt.
  • Ein Profilkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei ein länglicher, profilierter Hohlkörper, der zur Anströmung durch ein Fluid vorgesehen und dabei zur Kraftausbildung eingerichtet ist. Aufgrund der Profilform wird dabei bei der Anströmung des Profilkörpers durch ein Fluid eine auch Auftriebskraft genannte Kraft bewirkt, die je nach Anwendungszweck des Profilkörpers genutzt wird.
  • Erfindungsgemäß weist der Profilkörper 1 einen Profilabschnitt 6 auf, der im Ausführungsbeispiel der 1 durch die Vorderkante 5 gebildet wird. In diesem Profilabschnitt 6 ist die Schale 2 des Profilkörpers 1 so ausgebildet, dass sie in Sandwichbauweise aus einer äußeren Decklage, einer inneren Decklage sowie einer dazwischenliegenden Kernschicht gebildet ist. Dies verleiht dem Profilabschnitt 6 an der Vorderkante 5 bei geringem Gewicht eine sehr hohe Stabilität und Festigkeit.
  • Die Schale 2 des Profilkörpers 1 definiert dabei an ihrer äußeren Oberfläche die von dem Fluid umströmbare Strömungsoberfläche, wobei im Profilabschnitt 6 diese äußere Strömungsoberfläche durch die äußere Deckschicht bzw. Decklage der Sandwichbauweise generiert wird.
  • 2 zeigt den in 1 definierten Profilabschnitt 6 in einer detaillierteren Ansicht. Die Schale des Profilkörpers 1 ist dabei, wie bereits erwähnt, aus einer äußeren Deckschicht 10, einer inneren Deckschicht 11 sowie einer Kernschicht 12 gebildet. Die innere Deckschicht 11 weist dabei in den Innenraum 3 des Profilkörpers 1, während die äußere Deckschicht 10 in Richtung Außenraum gerichtet ist und die äußere Strömungsoberfläche darstellt. Zwischen innerer Deckschicht 11 und äußerer Deckschicht 10 ist dabei die Kernschicht 12 ausgebildet, die insbesondere aus einem von den Deckschichten 10 und 11 verschiedenen Werkstoffen gebildet ist.
  • So können die Deckschichten 10 und 11 beispielsweise aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein, wobei der Faserverbundwerkstoff ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial aufweist. Die dazwischenliegende Kernschicht kann dabei ein schaumartiges bzw. wabenförmiges Material oder Werkstoff sein, der in Verbindung mit den Deckschichten eine hohe Stabilität bei geringem Gewicht realisiert.
  • Erfindungsgemäß weist die Kernschicht 12 eine Mehrzahl von Fluidkanälen 20 auf, die sich insbesondere spannweitig zu dem Profilkörper 1 erstrecken, d.h. axial entlang des Innenraumes 3. Denkbar ist aber auch, dass die Fluidkanäle sich entlang des Umfangs der Schale 2 erstrecken.
  • Die Fluidkanäle 20 stehen nun in Bezug auf einen ersten Erfindungsaspekt mit einer Temperiereinrichtung 21 in kommunizierender Wirkverbindung, wobei die Temperiereinrichtung 21 zum Temperieren eines Fluides und zum Einleiten des temperierten Fluides in die Fluidkanäle 20 ausgebildet ist. So ist es beispielsweise denkbar, dass jeder Fluidkanal über einen Anschluss 22, der an der inneren Deckschicht 11 vorgesehen ist, mit der Temperiereinrichtung 21 verbunden ist, sodass über diese Anschlüsse 22 dann das temperierte Fluid in die Fluidkanäle 20 eingeleitet werden kann.
  • Hierdurch kann gezielt die Kernschicht und damit ebenso auch die äußere Deckschicht 10 temperiert werden, um so beispielsweise den Profilkörper 1 zu enteisen.
  • Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt stehen die Fluidkanäle 20 beispielsweise über die Anschlüsse 22 mit einer Prüfeinrichtung 23 kommunizierend in Drückverbindung, wobei mit Hilfe der Prüfeinrichtung 23 ein Unter- oder Überdruck in einem oder mehreren Fluidkanälen 20 aufgebaut werden kann. Mit Hilfe eines in der Prüfeinrichtung 23 integrierten Drucksensors lässt sich sodann feststellen, ob nach dem Einstellen des Unter- oder Überdruckes mit Hilfe der Prüfeinrichtung 23 eine Druckveränderung in dem beaufschlagten Fluidkanal 20 stattfindet, wobei eine derartige Druckveränderung dann auf einen undichten, d.h. fehlerhaften Fluidkanal 20 schließen lässt.
  • Dabei ist es denkbar, dass jeder Fluidkanal 20 separat und von den anderen Fluidkanälen getrennt vorliegt und jeweils auch getrennt über einen eigenen Anschluss 22 mit einem Unter- oder Überdruck beaufschlagt werden kann, sodass jeder Fluidkanal einzeln auf Dichtigkeit getestet werden kann. Wurde bei einem der Fluidkanäle 20 eine Druckveränderung festgestellt, so kann die Schadstelle dann auf dem Bereich des überwiegenden Fluidkanales eingeschränkt werden, was die Suche nach der schadhaften Stelle deutlich vereinfacht.
  • Die Kernschicht 12 kann dabei fachwerkförmig ausgebildet sein, wobei die Tragstrukturen 13, die das Fachwerk in der Kernschicht 12 bilden, wandförmig ausgebildet sind und dabei die Fluidkanäle 20 bilden. Die Tragstrukturen 13 können somit einen Teil der Innenwand eines Fluidkanales 20 bilden und grenzen so einen Fluidkanal von einem anderen Fluidkanal ab.
  • Bezugszeichenliste:
  • 1
    Profilkörper
    2
    Schale
    3
    Innenraum
    4
    Verstärkungselemente
    5
    Vorderkante
    6
    Profilabschnitt
    10
    äußere Deckschicht
    11
    innere Deckschicht
    12
    Kernschicht
    13
    Tragstruktur
    20
    Fluidkanäle
    21
    Temperiereinrichtung
    22
    Anschluss der Fluidkanäle
    23
    Prüfeinrichtung

Claims (16)

  1. Profilkörper (1), der in wenigstens einem Profilabschnitt (6) in Sandwichbauweise durch eine äußere Deckschicht (10), eine innere Deckschicht (11) und eine dazwischenliegende Kernschicht (12) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kernschicht (12) eine Mehrzahl von Fluidkanälen (20) vorgesehen sind und - dass die Fluidkanäle (20) mit einer Temperiereinrichtung (21) kommunizierend in Verbindung stehen, die mittels eines Temperprozesses zum Temperieren eines Fluides und zum Einleiten des temperierten Fluides in die Fluidkanäle (20) zur Temperierung des Profilabschnittes (6) des Profilkörpers (1) ausgebildet ist, und - dass die Fluidkanäle (20) mit einer Prüfeinrichtung (23) kommunizierend in Verbindung stehen, die zum Beaufschlagen der Fluidkanäle (20) mit einem Über- und/oder Unterdruck und zum Erkennen einer Schadstelle in dem Profilabschnitt (6) des Profilkörpers (1) in Abhängigkeit von einer mittels eines Drucksensors detektierten Druckveränderung bei der Beaufschlagung der jeweiligen Fluidkanäle (20) mit dem Über- und/oder Unterdruck ausgebildet ist.
  2. Profilkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilkörper (1) ein Rotorblatt für Windkraftanlagen ist.
  3. Profilkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die äußere Deckschicht (10) aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist, der mindestens ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial aufweist.
  4. Profilkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fluidkanäle (20) spannweitig erstrecken.
  5. Profilkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (21) zum Erkennen einer Vereisung des Profilkörper (1) eingerichtet ist, wobei bei einer erkannten Vereisung die Temperiereinrichtung (21) eingerichtet ist, den Temperprozess, insoweit noch nicht geschehen, zu starten, und ein erwärmtes Fluid in die Fluidkanäle (20) der Kernschicht (12) einzuleiten, um den Profilkörper (1) zu enteisen.
  6. Profilkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (21) zum Entfeuchten des temperierten Fluides und zum Einleiten des entfeuchteten, temperierten Fluides in die Fluidkanäle (20) ausgebildet ist.
  7. Profilkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung (23) zum separaten Beaufschlagen der einzelnen Fluidkanäle (20) mit einem Über- und/oder Unterdruck und zum Detektieren der Druckveränderung separat in den einzelnen Fluidkanälen (20) mittels des Drucksensors ausgebildet ist, wobei die Prüfeinrichtung (23) weiterhin zum Ermitteln einer Position der Schadstelle im Profilabschnitt (6) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fluidkanal, bei dem eine Druckveränderung detektiert wurde, eingerichtet ist.
  8. Profilkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht (12) fachwerkförmig ausgebildet ist, wobei die Fluidkanäle (20) durch die in dem Fachwerk vorhandenen Freiräume gebildet werden.
  9. Profilkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Kernschicht (12) längliche Wandelemente als Tragstruktur (13) einer fachwerkförmigen Kernschicht (12) erstrecken, wobei zwischen zwei Wandelementen ein Fluidkanal gebildet wird.
  10. Windenergieanlage mit einer Gondel, an der ein Rotor angeordnet ist, der wenigstens einen Profilkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Rotorblatt hat.
  11. Windenergieanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (21) eingerichtet ist, die in der Gondel entstehende Abwärme der für die Energieerzeugung durch die Windkraftanlage benötigten Komponenten für die Temperierung des Fluides zu nutzen.
  12. Verfahren zum Temperieren und Überprüfen eines Profilkörpers (1), mit den Schritten: - Bereitstellen eines Profilkörpers (1), der in wenigstens einem Profilabschnitt (6) in Sandwichbauweise durch eine äußere Deckschicht (10), eine innere Deckschicht (11) und eine dazwischenliegende Kernschicht (12) gebildet ist und in der Kernschicht (12) eine Mehrzahl von Fluidkanälen (20) hat, und - Temperierung des Profilabschnittes (6) des Profilkörpers (1), indem ein durch eine Temperiereinrichtung (21) temperiertes Fluid in die mit der Temperiereinrichtung (21) kommunizierend in Verbindung stehenden Fluidkanäle (20) der Kernschicht (12) eingeleitet wird, und - Überprüfen des Profilabschnittes (6) des Profilkörpers (1), indem mittels einer Prüfeinrichtung (23) die Fluidkanäle (20) mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagt werden und mittels eines Sensors eine Druckveränderung bei der Beaufschlagung der jeweiligen Fluidkanäle (20) mit dem Über- oder Unterdruck detektiert wird, wobei eine Schadstelle in dem Profilabschnitt (6) des Profilkörpers (1) in Abhängigkeit von einer detektierten Druckveränderung erkannt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Überwachungssystems eine Vereisung des Profilkörpers (1) detektiert wird, wobei bei einer detektierten Vereisung der Profilabschnitt (6) des Profilkörpers (1) durch die Temperiereinrichtung (21) derart temperiert wird, dass ein erwärmtes Fluid in die Fluidkanäle (20) der Kernschicht (12) eingeleitet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Temperiereinrichtung (21) das temperierte Fluid entfeuchtet und das entfeuchteten, temperierten Fluides in die Fluidkanäle (20) eingeleitet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Prüfeinrichtung (23) die Fluidkanäle (20) separat mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagt werden, wobei eine Druckveränderung separat in den einzelnen Fluidkanälen (20) mittels des Drucksensors detektiert wird und mittels der Prüfeinrichtung (23) weiterhin eine Position der Schadstelle im Profilabschnitt (6) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fluidkanal, bei dem eine Druckveränderung detektiert wurde, erkannt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein aerodynamischer Profilkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bereitgestellt wird.
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