DE102017126970A1

DE102017126970A1 - Rotorblatt und Rotor für eine Windenergieanlage, Windenergieanlage, Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102017126970A1
Application number: DE102017126970.3A
Authority: DE
Inventors: Ingo Hesse; Alexander Hoffmann
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, einen Rotor für eine Windenergieanlage, eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und ein Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage. Das Rotorblatt hat eine Anschlussschnittstelle, wobei die Anschlussschnittstelle mindestens eine Ausnehmung aufweist zur Aufnahme eines Zugelements zum Anschluss des Rotorblatts an ein weiteres Element einer Windenergieanlage, wobei eine Außenumfangsfläche der Ausnehmung von einem Anschlussmaterial gebildet ist und ein Innengewinde aufweist

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, einen Rotor für eine Windenergieanlage, eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und ein Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage.
Zu Befestigung von Rotorblättern an der Rotorblattnabe von Windenergieanlagen oder auch zur Befestigung von Rotorblattsegmenten aneinander existieren verschiedene Lösungen, wie beispielsweise beschrieben in DE 197 33 372 , DE 103 24 166 , DE 199 62 989 , DE 10 2006 022 279 , DE 10 2011 088 025 , DE 10 2014 206 670 , DE 10 2015 120 113 , DE 10 2016 110 551 , DE 102 01 726 , DE 10 2014 205 195 oder DE 10 2014 220 249 .
An die Verbindungen werden hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit gestellt, während gleichzeitig eine einfache und kostengünstige Herstellung und Montage gewünscht ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, einen Rotor für eine Windenergieanlage, eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und ein Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage bereitzustellen, welche gegenüber existierenden Lösungen verbessert sind. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, einen Rotor für eine Windenergieanlage, eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und ein Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage bereitzustellen, welche kostensparend und/oder vereinfacht und/oder besonders effizient und/oder zuverlässig sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, mit einer Anschlussschnittstelle, wobei die Anschlussschnittstelle mindestens eine Ausnehmung aufweist zur Aufnahme eines Zugelements zum Anschluss des Rotorblatts an ein weiteres Element einer Windenergieanlage, wobei eine Außenumfangsfläche der Ausnehmung von einem Rotorblattmaterial gebildet ist und ein Innengewinde aufweist.
Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass beispielsweise existierende Querbolzenverbindungen zwar in der Regel robust und zuverlässig sowie einfach herzustellen sind. Gerade das bei diesen Verbindungen entstehende zusätzliche Gewicht und der für die Verbindung benötigte Raum sind jedoch oft limitierende Faktoren. Ferner beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass auch existierende Rotorblattverbindungen mit eingeklebten Gewindehülsen insbesondere mit hohen Kosten verbunden sind und nur sehr schwierig nachträglich ausgetauscht werden können.
Die hier beschriebene Lösung hingegen ermöglicht eine ausgesprochen leichte und platzsparende Verbindung, da durch Ausbildung der Ausnehmung direkt im Rotorblattmaterial der Anschlussschnittstelle kein zusätzlicher Raum und kein zusätzliches Material für Gewindehülsen oder ähnliches erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Anzahl an Ausnehmungen und Zugelementen für eine gegebene Rotorblattgeometrie, insbesondere eine gegebene Anschlussgeometrie gegenüber existierenden Lösungen deutlich erhöht werden. Ferner führt die hier beschriebene Lösung zu Kosteneinsparungen, da die Herstellung schneller und einfacher ist und auch weniger Bauteile (etwa keine separaten, einzuklebenden Hülsen) benötigt.
Die hier beschriebene Lösung ermöglicht in vorteilhafter Weise auch eine Reparatur der Verbindung. Die Ausnehmungen können bei Bedarf im Durchmesser vergrößert werden, beispielsweise durch Aufbohren und neues Gewindeschneiden und/oder Einbringen eines Gewindeeinsatzes. Auf diese Weise kann erneut ein Zugelement (ggf. mit ebenfalls entsprechend größerem Durchmesser oder, insbesondere bei Verwendung eines Gewindeeinsatzes auch kleinerem oder gleichem Durchmesser) in die vergrößerte Ausnehmung eingebracht werden.
Das Zugelement wird vorzugsweise mit Klebstoff in die Ausnehmung eingebracht. Der Klebstoff kann vor und/oder mit und/oder nach dem Zugelement in die Ausnehmung eingebracht werden. Vorzugsweise kann ein Befüllweg, z.B. in Form einer Bohrung, oder mehrere Befüllwege vorgesehen sein, um auch nach dem Einbringen des Zugelements in die Ausnehmung den Klebstoff einbringen zu können.
Die Anschlussschnittstelle liegt vorzugsweise in einer Ebene, zu der eine Rotorblattlängsachse im Wesentlichen orthogonal ist. Die Anschlussschnittstelle kann vorzugsweise ringförmig ausgebildet sein und/oder eine ringförmige Stirnfläche aufweisen.
In der vorliegenden Anmeldung wird unter einem Rotorblatt insbesondere auch ein Rotorblattsegment verstanden, das mit einem weiteren Rotorblattsegment zu einem Rotorblatt verbunden werden kann. Ein Rotorblatt erstreckt sich in der Regel mit seiner Haupterstreckungsrichtung entlang einer Längsachse von einer Rotorblattwurzel zu einer Rotorblattspitze.
Die Ausnehmungen dienen insbesondere zum Anschluss des Rotorblatts an ein weiteres Element einer Windenergieanlage, wie beispielsweise eine Rotorblattnabe und/oder einen Rotorblattadapter und/oder ein (weiteres) Rotorblattsegment
Die Ausnehmung ist vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Ferner vorzugsweise weist die Ausnehmung einen im Wesentlichen zylinderförmigen Schaftteil mit einem ersten Durchmesser auf und einen an die Öffnung angrenzenden erweiterten Kopfteil auf mit einem zweiten Durchmesser auf, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser. In Längsrichtung der Ausnehmung ist der Schaftteil vorzugsweise länger als der Kopfteil, insbesondere um ein Vielfaches länger als der Kopfteil.
Vorzugsweise ist eine Längsachse der Ausnehmung im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Rotorblatts.
Das in der Ausnehmung aufgenommene Zugelement weist vorzugsweise ein Außengewinde auf, wobei das Innengewinde der Ausnehmung und das Außengewinde des Zugelements vorzugsweise für einen Eingriff miteinander ausgebildet sind.
Das in der Ausnehmung aufgenommene Zugelement kann mit seinem aus der Ausnehmung herausragenden Ende beispielsweise in einem Querbolzen eines weiteren Elements der Windenergieanlage (wie eine Rotornabe, eine Rotorblattadapter oder ein (weiteres) Rotorblattsegment) aufgenommen werden zur Befestigung des Rotorblatts. Auch andere Befestigungsarten sind möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ausnehmung als Sackloch ausgebildet ist. Die Öffnung des Sacklochs liegt vorzugsweise in einer Stirnfläche der Anschlussschnittstelle. Eine Längserstreckung der Ausnehmung entlang der Längsachse ist vorzugsweise länger als die Länge des darin aufzunehmenden Teils des Zugelements.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Ausnehmung erhalten ist durch Bohren und Einbringen eines Innengewindes. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Ausnehmung erhalten ist durch Bohren und, vorzugsweise anschließendes, Einbringen eines Innengewindes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ausnehmung eine Tiefe aufweist, die einem mindestens einem Vielfachen des Durchmessers der Ausnehmung entspricht. Die Tiefe entspricht vorzugsweise einer Erstreckung entlang der Längsachse der Ausnehmung.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausnehmung eine Tiefe aufweist, die mindestens dem Dreifachen, vorzugsweise mindestens dem Sechsfachen des Durchmessers der Ausnehmung entspricht. Vorzugsweise weist die Ausnehmung eine Tiefe auf, die maximal dem Zwölffachen des Durchmessers der Ausnehmung entspricht.
Ferner ist bevorzugt, dass ein Durchmesser der Ausnehmung etwa einem Drittel, insbesondere 20 bis 40%, der Ausdehnung der Anschlussschnittstelle orthogonal zur Längsachse entspricht.
Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das Rotorblatt ein Rotorblattmaterial aufweist oder im Wesentlichen aus einem Rotorblattmaterial besteht.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Anschlussschnittstelle ein Anschlussmaterial aufweist oder im Wesentlichen aus einem Anschlussmaterial besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rotorblattmaterial und das Anschlussmaterial identisch sind. Das Anschlussmaterial kann gegenüber dem Rotorblattmaterial verstärkt sein.
Die Anschlussschnittstelle und/oder andere Teile des Rotorblatt können beispielsweise auch eine Verstärkung umfassen, die vorzugsweise ebenfalls ganz oder überwiegend aus Anschlussmaterial und/oder Rotorblattmaterial besteht.
Vorzugsweise ist die Anschlussschnittstelle integral mit dem Rotorblatt gefertigt und/oder einstückig mit dem Rotorblatt ausgebildet.
Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass das Rotorblattmaterial ein faserverstärktes Verbundmaterial ist, insbesondere Faser-Kunststoff-Verbundmaterial, vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Epoxidharz-Verbundmaterial. Ferner ist bevorzugt, dass das Anschlussmaterial ein faserverstärktes Verbundmaterial ist, insbesondere Faser-Kunststoff-Verbundmaterial, vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Epoxidharz-Verbundmaterial.
Als Fasermaterialien können vorzugsweise organische Fasern, und/oder anorganische Fasern, und/oder Naturfasern zum Einsatz kommen.
Anorganische Fasern sind beispielsweise Glasfasern, Basaltfasern, Borfasern, Keramikfasern oder Stahlfasern. Organische Fasern sind beispielsweise Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyesterfasern und Polyethylenfasern (insbesondere High Performance Polyethylene (HPPE) Fasern, wie beispielsweise Dyneema-Fasern). Naturfasern sind beispielsweise Hanffasern, Flachsfasern oder Sisalfasern.
Vorzugsweise umfasst das Matrixmaterial des faserverstärkten Verbundmaterials einen Kunststoff umfasst oder besteht daraus. Der Kunststoff umfasst vorzugsweise ein Thermoplast und/oder ein Duroplast oder besteht daraus. Besonders bevorzugt sind beispielsweise duroplastische Kunststoffe, wie Polyesterharz (UP) und/oder Epoxidharz, und/oder thermoplatische Kunststoffe, wie Polyamid. Das Matrix Matrixmaterial des faserverstärkten Verbundmaterials kann Zement und/oder Beton und/oder Metall und/oder Keramik und/oder Kohlenstoff umfassen oder daraus bestehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rotorblattmaterial und/oder das Anschlussmaterial eine Steifigkeit aufweist, die geringer ist, insbesondere um ein Vielfaches geringer ist, vorzugsweise um mindestens das Fünffache geringer ist, beispielsweise um mindestens das Siebenfache geringer ist, als die Steifigkeit eines Materials des Zugelements, wobei als Maß der Steifigkeit insbesondere der Elastizitätsmodul und/oder der Schubmodul des jeweiligen Materials dient.
Das Zugelement weist vorzugsweise Stahl auf oder besteht ganz oder überwiegend aus Stahl.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Anschlussschnittstelle eine Vielzahl von Ausnehmungen aufweist. Die Vielzahl von Ausnehmungen kann einreihig oder mehrreihig angeordnet sein. Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass die Ausnehmungen auf einer Kreisbahn liegen oder auf zwei, drei oder mehreren im wesentlichen konzentrischen Kreisbahnen liegen. Die Ausnehmungen können auch auf einer ellipsenförmigen Bahn oder auf mehreren ellipsenförmigen Bahnen liegen. Es ist ferner bevorzugt, dass die Ausnehmungen in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet sind. Vorzugsweise ist eine der Anzahl von Ausnehmungen entsprechende Anzahl an Zugelementen vorgesehen, wobei vorzugsweise in jeder Ausnehmung ein Zugelement angeordnet ist oder angeordnet werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen Rotor für eine Windenergieanlage, mit einer Rotornabe und mindestens einem an der Rotornabe befestigten Rotorblatt, wobei das mindestens eine Rotorblatt wie zuvor beschrieben ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Rotors ist vorgesehen, dass die Rotornabe einen Flanschabschnitt zum Anschluss des Rotorblatts aufweist und das Rotorblatt mittels mehrerer Zugelemente, die in mehreren Ausnehmungen aufgenommen sind, mit dem Flanschabschnitt verschraubt ist.
Vorzugsweise ist der Flanschabschnitt umlaufend ausgebildet. Ferner ist bevorzugt, dass der Flanschabschnitt im Querschnitt im wesentlichen T-förmig ausgebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Rotors ist vorgesehen, dass das Zugelement in der Ausnehmung verklebt ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass das Zugelement in der Ausnehmung nicht nur verschraubt, sondern auch verklebt ist.
Hierzu wird vor dem Einbringen des Zugelements in die Ausnehmung ein Klebstoff in die Ausnehmung eingebracht. Als Klebstoff kommen vorzugsweise dünnflüssige Klebstoffe und/oder Klebstoffe auf Epoxid- und/oder Poyurethan- und/oder Methylacrylatbasis zum Einsatz.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Windenergieanlage, umfassend einen Turm und eine an dem Turm angeordnete Gondel mit einem Rotor, der eine Rotornabe und mindestens ein an der Rotornabe befestigtes Rotorblatt aufweist, wobei das Rotorblatt wie zuvor ausgebildet ist und/oder der Rotor wie zuvor ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Rotorblatts, umfassend Bereitstellen eines Rotorblatts mit einer Anschlussschnittstelle, Erzeugen mindestens einer Ausnehmung in der Anschlussschnittstelle durch Bohren und, vorzugsweise anschließendes, Einbringen eines Innengewindes.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe, umfassend Bereitstellen eines zuvor beschriebenen Rotorblatts, Einbringen eines Klebstoffs in die Ausnehmung, Befestigen des Rotorblatts an der Rotornabe durch Einschrauben eines Zugelements in die Ausnehmung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Reparatur eines zuvor beschriebenen Rotors einer Windenergieanlage, insbesondere einer Verbindung eines Rotorblatts an einer Rotornabe, umfassend Lösen des Zugelements aus der Ausnehmung, Vergrößern der Ausnehmung auf einen größeren Durchmesser, und Einbringen eines Innengewindes, Befestigen des Rotorblatts an der Rotornabe durch Einschrauben eines Zugelements mit einem größeren Durchmesser in die Ausnehmung.
Das Einbringen eines Innengewindes kann derart erfolgen, dass ein Innengewinde eingebracht wird, das im Vergleich zur vorher bestehenden Verbindung einen kleineren, einen größeren oder einen gleichen Durchmesser hat. Zum Einbringen eines Innengewindes mit größerem oder kleinerem oder gleichem Durchmesser ist es bevorzugt, einen Gewindeeinsatz in die vergrößerte Ausnehmung einzusetzen und/oder einzukleben, wobei der Gewindeeinsatz vorzugsweise aus Metall besteht oder Metall aufweist. Ein Innengewinde mit einem im Vergleich zur vorher bestehenden Verbindung größeren Durchmesser kann auch direkt im Rotorblattmaterial der Anschlussschnittstelle ausgebildet sein, so dass eine Außenumfangsfläche der Ausnehmung von einem Rotorblattmaterial gebildet ist.
Entsprechend dem Durchmesser des Innengewindes wird vorzugsweise ein Zugelement eingeschraubt, das im Vergleich zur vorher bestehenden Verbindung einen kleineren, einen größeren oder einen gleichen Durchmesser hat.
Das Lösen des Zugelements aus der Ausnehmung kann vorzugsweise erfolgen durch Aufbringen eines Losdrehmoments bis zum Versagen der Verklebung, vorzugsweise mittels eines sogenannten „Linksausdreher“, und/oder durch Ausbohren.
Vorzugsweise wird das Verfahren zur Reparatur eines zuvor beschriebenen Rotors einer Windenergieanlage ohne Demontage des Rotorblatts durchgeführt. Dies ist insbesondere bevorzugt, wenn die Bohrung des Gegenstücks groß genug ist und/oder auf den größeren Durchmesser vergrößert werden kann. Eine Reparatur und/oder ein Austausch der Zugelemente im zusammengebauten Zustand hat u.a. dem Vorteil, dass eine Demontage des Rotorblatts vermieden werden kann und der damit verbundene Zeit- und Kostenaufwand somit deutlich reduziert werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich durch Kombination der hier erörterten bevorzugten Merkmale.
Zu den Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails dieser weiteren Aspekte der Erfindung und ihrer Fortbildungen wird auf die vorangegangene Beschreibung zu den entsprechenden Vorrichtungsmerkmalen verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage mit einem erfindungsgemäßen Rotorblatt;
2: eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform eines Rotorblatts mit einer Anschlussschnittstelle mit mehreren Ausnehmungen, in die jeweils ein Zugelement eingebracht ist;
3: einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausnehmung in einer Anschlussschnittstelle mit eingebrachtem Zugelement; und
4: einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausnehmung in einer Anschlussschnittstelle.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf dem Turm 102 auf. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 vorgesehen. Der aerodynamische Rotor 106 wird im Betrieb der Windenergieanlage durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und dreht somit auch einen elektrodynamischen Rotor oder Läufer eines Generators, welcher direkt oder indirekt mit dem aerodynamischen Rotor 106 gekoppelt ist. Der elektrische Generator ist in der Gondel 104 angeordnet und erzeugt elektrische Energie. Die Pitchwinkel der Rotorblätter 108 können durch Pitchmotoren der jeweiligen Rotorblätter 108 verändert werden. Die Rotorblätter 108 sind mittels der hier beschriebenen Lösung befestigt.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform eines Rotorblatts 200 mit einer Anschlussschnittstelle 210 mit mehreren Ausnehmungen 211, in die jeweils ein Zugelement 220 eingebracht ist. Die Außenumfangsfläche der jeweiligen Ausnehmungen 211 ist durch das Anschlussmaterial gebildet. Die Öffnungen der Ausnehmungen 211 liegen in der Stirnfläche 212 der Anschlussschnittstelle 210. Der Durchmesser der Ausnehmung 211 entspricht vorzugsweise etwa einem Drittel, insbesondere ca. 20 bis 40%, der Ausdehnung D_F der Anschlussschnittstelle 210 orthogonal zu einer Längsachse der Ausnehmung 211 und/oder des Rotorblatts 200.
3 zeigt eine schematischen Längsschnitt durch eine Ausnehmung 311 in einer Anschlussschnittstelle 310 mit eingebrachtem Zugelement 320 mit einem Durchmesser D und einer Gesamtlänge, die sich aus der Länge L_B1 des in der Ausnehmung 311 aufgenommenen Teils und der Länge L_B2 des aus der Ausnehmung 311 herausragenden Teils zusammensetzt. Die Außenumfangsfläche der Ausnehmung 311 ist durch das Anschlussmaterial gebildet. Die Ausnehmung 311 ist als Sackloch ausgebildet, die Öffnung liegt in der Stirnfläche 312 der Anschlussschnittstelle 310. In die Ausnehmung ist Klebstoff 330 eingebracht.
Die Ausnehmung 311 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Schaftteil 311a mit einem ersten Durchmesser D_B auf und einen an die Öffnung angrenzenden erweiterten Kopfteil 311b auf mit einem zweiten Durchmesser D_E auf, wobei der zweite Durchmesser D_E größer ist als der erste Durchmesser D_B . In Längsrichtung der Ausnehmung ist der Schaftteil 311a um ein Vielfaches länger als der Kopfteil 311b mit einer Länge L_E . Insgesamt weist die Ausnehmung 311 eine Grundlänge L_G und eine Gesamtlänge L_B auf. Diese Längserstreckung der Ausnehmung 311 entlang der Längsachse ist länger als die Länge L_B1 des darin aufzunehmenden Teils des Zugelements 320 und entspricht einem Vielfachen des Durchmessers D_B der Ausnehmung 311. Der Durchmesser D_B der Ausnehmung 311 entspricht vorzugsweise etwa einem Drittel, insbesondere ca. 20 bis 40%, der Ausdehnung D_F der Anschlussschnittstelle 310 orthogonal zu einer Längsachse der Ausnehmung 311 und/oder des Rotorblatts.
Es können auch Ausführungsformen mit mehrreihigen Verbindungen bevorzugt sein.
Das in der Ausnehmung 311 aufgenommene Zugelement 320 weist ein Außengewinde auf, wobei das Innengewinde der Ausnehmung 311 und das Außengewinde des Zugelements 320 für einen Eingriff miteinander ausgebildet sind.
4 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausnehmung 411 in einer Anschlussschnittstelle 410. Die Außenumfangsfläche der Ausnehmung 411 ist durch das Anschlussmaterial gebildet. Die Ausnehmung 411 ist als Sackloch ausgebildet, die Öffnung liegt in der Stirnfläche 412 der Anschlussschnittstelle 410. Die Ausnehmung 411 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Schaftteil 411a mit einem ersten Durchmesser D_B auf und einen an die Öffnung angrenzenden erweiterten Kopfteil 411b auf mit einem zweiten Durchmesser D_E auf, wobei der zweite Durchmesser D_E größer ist als der erste Durchmesser D_B . Zwischen dem erweiterten Kopfteil 411b und dem Schaftteil 411a ist ein Übergangsabschnitt 411c ausgebildet, welcher vorzugsweise einen Neigungswinkel α von 30 bis 60°, insbesondere von 45° aufweist. Am geschlossenen Ende des Sacklochs ist ein Endabschnitt 411d ausgebildet, der vorzugsweise einen Neigungswinkel β von 60 bis 120° aufweist. Der Schaftteil 411a weist ein Innengewinde 413 auf, welches direkt in das Anschlussmaterial geschnitten ist.
In Längsrichtung der Ausnehmung ist der Schaftteil 411a mit einer Länge L_V um ein Vielfaches länger als der Kopfteil 411b mit einer Länge L_E . Die Längserstreckung der Ausnehmung 411 entlang der Längsachse entspricht einem Vielfachen des Durchmesser D_B der Ausnehmung 311. Der Durchmesser D_B der Ausnehmung 311 entspricht vorzugsweise etwa einem Drittel, insbesondere ca. 20 bis 40%, der Ausdehnung D_F der Anschlussschnittstelle 410 orthogonal zu einer Längsachse der Ausnehmung 411 und/oder des Rotorblatts.
Die Anschlussschnittstellen 210, 310, 410 weisen vorzugsweise ein Anschlussmaterial auf, welches identisch ist mit einem Rotorblattmaterial. Ferner vorzugsweise sind die Anschlussschnittstellen 210, 310, 410 jeweils integral mit dem Rotorblatt gefertigt und/oder jeweils einstückig mit dem Rotorblatt ausgebildet.
Vorzugsweise beträgt der Durchmesser D_E etwa das 1,25-fache des Durchmessers D_B . Ferner vorzugsweise beträgt die Länge D_E vorzugsweise etwas as 1,5-fache des Durchmessers D_B . Vorzugsweise beträgt die Länge L_V etwa das 6-fache des Durchmesser D_B .
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19733372 [0002]
DE 10324166 [0002]
DE 19962989 [0002]
DE 102006022279 [0002]
DE 102011088025 [0002]
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DE 102015120113 [0002]
DE 102016110551 [0002]
DE 10201726 [0002]
DE 102014205195 [0002]
DE 102014220249 [0002]

Claims

Rotorblatt für eine Windenergieanlage, mit einer Anschlussschnittstelle, wobei die Anschlussschnittstelle mindestens eine Ausnehmung aufweist zur Aufnahme eines Zugelements zum Anschluss des Rotorblatts an ein weiteres Element einer Windenergieanlage, wobei eine Außenumfangsfläche der Ausnehmung von einem Anschlussmaterial gebildet ist und ein Innengewinde aufweist.
Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als Sackloch ausgebildet ist.
Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung erhalten ist durch Bohren und Einbringen eines Innengewindes.
Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine Tiefe aufweist, die einem mindestens einem Vielfachen des Durchmessers der Ausnehmung entspricht.
Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine Tiefe aufweist, die mindestens dem Dreifachen, vorzugsweise mindestens dem Sechsfachen, insbesondere maximal dem Zwölffachen des Durchmessers der Ausnehmung entspricht.
Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblattmaterial und/oder das Anschlussmaterial ein faserverstärktes Verbundmaterial ist, insbesondere Faser-Kunststoff-Verbundmaterial, vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Epoxidharz-Verbundmaterial.
Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblattmaterial und/oder das Anschlussmaterial eine Steifigkeit aufweist, die geringer ist als die Steifigkeit eines Materials des Zugelements, wobei als Maß der Steifigkeit insbesondere der Elastizitätsmodul und/oder der Schubmodul des jeweiligen Materials dient.
Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblattmaterial und/oder das Anschlussmaterial eine Steifigkeit aufweist, die um ein Vielfaches geringer ist, vorzugsweise um mindestens das Fünffache geringer ist, beispielsweise um mindestens das Siebenfache geringer ist, als die Steifigkeit eines Materials des Zugelements, wobei als Maß der Steifigkeit insbesondere der Elastizitätsmodul und/oder der Schubmodul des jeweiligen Materials dient.
Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussschnittstelle eine Vielzahl von Ausnehmungen aufweist.
Rotor für eine Windenergieanlage, mit einer Rotornabe und mindestens einem an der Rotornabe befestigten Rotorblatt, wobei das mindestens eine Rotorblatt nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Rotor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement in der Ausnehmung verklebt ist.
Windenergieanlage, umfassend einen Turm und eine an dem Turm angeordnete Gondel mit einem Rotor, der eine Rotornabe und mindestens ein an der Rotornabe befestigtes Rotorblatt aufweist, wobei das Rotorblatt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und/oder der Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - Bereitstellen eines Rotorblatts mit einer Anschlussschnittstelle, - Erzeugen mindestens einer Ausnehmung in der Anschlussschnittstelle durch Bohren und Einbringen eines Innengewindes.
Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe, umfassend: - Bereitstellen eines Rotorblatts nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, - Einbringen eines Klebstoffs in die Ausnehmung, - Befestigen des Rotorblatts an der Rotornabe durch Einschrauben eines Zugelements in die Ausnehmung.
Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere einer Verbindung eines Rotorblatts an einer Rotornabe, umfassend: - Lösen des Zugelements aus der Ausnehmung, - Vergrößern der Ausnehmung auf einen größeren Durchmesser und Einbringen eines Innengewindes, - Befestigen des Rotorblatts an der Rotornabe durch Einschrauben eines Zugelements in die Ausnehmung.