DE102018009069A1 - Rotorblatt mit einem CFK Gurt und einer elektrisch leitenden Schutzlage und ein Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Rotorblatt mit einem CFK Gurt und einer elektrisch leitenden Schutzlage und ein Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102018009069A1
DE102018009069A1 DE102018009069.9A DE102018009069A DE102018009069A1 DE 102018009069 A1 DE102018009069 A1 DE 102018009069A1 DE 102018009069 A DE102018009069 A DE 102018009069A DE 102018009069 A1 DE102018009069 A1 DE 102018009069A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor blade
protective layer
lightning
receptors
flash
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018009069.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Urs Bendel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Senvion GmbH
Original Assignee
Senvion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Senvion GmbH filed Critical Senvion GmbH
Priority to DE102018009069.9A priority Critical patent/DE102018009069A1/de
Priority to PCT/EP2019/081851 priority patent/WO2020104485A1/de
Publication of DE102018009069A1 publication Critical patent/DE102018009069A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/065Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/30Lightning protection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/307Blade tip, e.g. winglets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2280/00Materials; Properties thereof
    • F05B2280/20Inorganic materials, e.g. non-metallic materials
    • F05B2280/2006Carbon, e.g. graphite
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt mit einem kohlefaserverstärkten Gurt (1a) und einer elektrisch leitenden Schutzlage (14a, 14b) zwischen dem Gurt (1a) und einer Rotorblattoberfläche (13a, 13b) und einem Blitzableitsystem mit einer Blitzableitleitung mit mit ihr elektrisch leitend verbundenen Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10), die in die Rotorblattoberfläche (13a, 13b) eingelassen sind, wobei die Schutzlage (14a, 14b) einen Außenumfang aufweist, der die Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) umschließt und die Schutzlage (14a, 14b) mit den Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) elektrisch leitend verbindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotorblattes.
  • Rotorblätter mit kohlefaserverstärkten Gurten sind im Stand der Technik bekannt. Ebenso sind Rotorblätter mit Blitzableitsystemen bekannt. Üblicherweise werden insbesondere sowohl an der Rotorblattspitze als auch an der Rotorblatthinterkante, also an den Stellen, an denen erfahrungsgemäß Blitzeinschläge am häufigsten erfolgen, Blitzrezeptoren vorgesehen, die geerdet sind. Ein Blitzeinschlag in die Blitzrezeptoren führt dazu, dass der Blitz durch das Blitzableitsystem durch das Rotorblatt hindurch und durch den Turm in die Erde geleitet wird. Es hat sich gezeigt, dass ein Blitz, der zunächst im Blitzrezeptor einschlägt, zusätzlich kleinere Einschläge in den kohlefaserverstärkten Gurt nachfolgen lässt. Zum Schutz des Gurtes sind elektrisch leitende Schutzlagen vorgesehen, die rotorblattaußenseitig über die Gurte gelegt sind. Es ist bekannt, die Schutzlagen ebenfalls zu erden. Dazu werden diese separat an ein Blitzableitsystem angeschlossen, wie in der EP 3 330 528 A1 dargestellt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Blitzschutzsystem für ein Rotorblatt mit einem kohlefaserverstärkten Gurt zur Verfügung zu stellen.
  • Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts mit einem kohlefaserverstärkten Gurt zur Verfügung zu stellen
  • Die Aufgabe wird hinsichtlich des Rotorblattes durch ein eingangs genanntes Rotorblatt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch ein eingangs genanntes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erfüllt.
  • Das erfindungsgemäße Rotorblatt umfasst einen kohlefaserverstärkten Gurt und eine elektrisch leitende Schutzlage zwischen dem Gurt und einer Rotorblattoberfläche sowie ein Blitzableitsystem mit einer Blitzableitung mit mit ihr elektrisch leitend verbundenen Blitzrezeptoren, die in die Rotorblattoberfläche eingelassen sind.
  • Erfindungsgemäß weist die elektrisch leitende Schutzlage einen Außenumfang auf oder einen Grundriss auf, der die Blitzrezeptoren umschließt und die Schutzlage mit dem Blitzrezeptor elektrisch leitend verbindet.
  • Die Erfindung macht in einfacher Weise von der Idee Gebrauch, das in einem Rotorblatt bestehende Blitzableitsystem und die elektrisch leitende Schutzlage zum Schutz des Gurtes miteinander elektrisch leitend zu verbinden und damit die Blitzeinschläge in die Blitzrezeptoren und die Blitzeinschläge in die Schutzlagen in einem gemeinsamen Blitzableitsystem in die Erde abzuleiten. Derartige Blitzableitsysteme sind gegenüber getrennten Blitzableitsystemen kostengünstiger herstellbar und verringern das Risiko von elektrischen Entladungen zwischen den einzelnen Blitzschutzsystemen.
  • Vorzugsweise überdeckt die Schutzlage einen Grundriss des Gurtes zumindest im Tipabschnitt vollständig. Die Schutzlage kann sich, von außen auf das Rotorblatt gesehen, über den gesamten Tipabschnitt des Gurtes erstrecken und den Gurt vollständig abdecken und seitlich entlang der Breite über die Gurtränder und in Längsrichtung über eine Stirnseite des Gurtes hinausragen, so dass der Gurt gleichzeitig im Tipabschnitt vollständig überdeckt ist und damit vor Blitzeinschlägen geschützt ist.
  • Die Ausdehnung der Schutzlagen in Längsrichtung beträgt vorzugsweise 40 % - 60 % der Länge des Gurtes, kann jedoch länger oder auch kürzer gehalten werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Blitzrezeptor durch die Schutzlagen geführt und elektrisch leitend mit der Schutzlage verbunden. Der Blitzrezeptor ist von der Rotorblattoberfläche zu einem Rezeptorklotz geführt und elektrisch leitend mit der Blitzableitung verbunden ist. Der Blitzrezeptor ist vorzugsweise ein im Querschnitt kreisförmiger Bolzen, der von außen durch die Rotorblattoberfläche in das Rotorblatt hineingeführt ist und innen im Rotorblatt in einen metallischen Blitzrezeptorklotz eingeschraubt ist und mit ihm elektrisch leitend verbunden ist. Dazu ist vorzugsweise ein Innengewinde in dem Blitzrezeptorklotz vorgesehen, das mit einem Außengewinde des Blitzrezeptors zusammenwirkt.
  • Erfindungsgemäß bildet der Blitzrezeptor eine elektrisch leitende Verbindung mit der Schutzlage aus, die dazu in ihrem Außenumfang oder Grundriss so ausgebildet ist, dass sie den Blitzrezeptor umschließt. Die Schutzlage ist vorzugsweise im Wesentlichen in Form eines länglichen Rechteckes ausgebildet, sie kann seitliche Ausbuchtungen aufweisen, die so ausgebildet sind, dass sie sich in die Bereiche der Blitzrezeptoren hinein erstrecken, sie kann aber auch einen rechteckigen Grundriss aufweisen, der so breit ist, dass er neben dem Gurt auch die Blitzrezeptoren überdeckt.
  • Besonders bevorzugt sind an einer Rotorblattsehne sich gegenüberliegend saugseitige und druckseitige Blitzrezeptoren durch jeweils eine saugseitige und druckseitige Schutzlage geführt und jeweils elektrisch leitend mit der Schutzlage verbunden und mit demselben Blitzrezeptorklotz elektrisch leitend verbunden. Blitzrezeptorklötze können als kreisförmige, flache, metallische Bauteile ausgebildet sein, in die sowohl von der Saugseite als auch von der Druckseite jeweils ein Blitzrezeptor eingelassen ist, vorzugsweise eingeschraubt ist. Die zugehörenden Innengewinde im Blitzrezeptorklotz sind nebeneinander angeordnet. Vom Blitzrezeptorklotz geht eine Blitzableitung ab, die mit einer Erdung elektrisch leitend in Verbindung steht.
  • Besonders bevorzugt ist die Schutzlage im Bereich der Durchführung der Blitzrezeptoren verdickt ausgebildet. Es muss sichergestellt werden, dass die Blitzrezeptoren mit der Schutzlage eine elektrisch leitende Verbindung ausbilden. Dazu ist die an sich dünne Lage von ca. 0,5 mm - 2,0 mm in den Bereichen, in denen die Schutzlage mit dem Blitzrezeptor in Kontakt gerät, dicker ausgebildet, vorzugsweise 5 mm - 1 cm dick.
  • In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotorblattes wird zwischen den Blitzrezeptor und die aufgedickte Schutzlage eine metallische Hülse gepresst, die eine Presspassung mit der Schutzlage und dem Blitzschutzrezeptor ausbildet. So wird sichergestellt, dass zwischen dem Blitzschutzrezeptor und der Schutzlage eine elektrisch leitende Verbindung ausgebildet wird.
  • Vorzugsweise sind alle Blitzrezeptoren mit Hülsen versehen.
  • In dem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblattes gelöst, bei dem zunächst eine Schalenform zur Verfügung gestellt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung eines der oben genannten Rotorblätter. Die Rotorblätter können umgekehrt durch eines der nachfolgend genannten Verfahren hergestellt werden.
  • Das Rotorblatt kann im Wesentlichen aus zwei Rotorblatthalbschalen gebildet werden oder auch aus anders geschnittenen Rotorblattteilschalen. In die Schalenform wird wenigstens eine Schutzlage eingebracht.
  • Die Schutzlage kann eine der oben genannten Ausgestaltungen aufweisen, also beispielsweise als langes Rechteck ausgebildet sein mit seitlichen Ausbuchtungen.
  • Über der Schutzlage wird in die Schalenform wenigstens ein Gurt eingebracht. Der wenigstens eine Gurt ist ein elektrisch leitender Gurt, vorzugsweise ein CFK-Gurt. Der wenigstens eine Gurt und die wenigstens eine Schutzlage werden vorzugsweise zusammen mit weiteren Faserlagen und Sandwichkernmaterialien und Ähnlichem in einem Infusionsverfahren zu einer Rotorblattteilschale miteinander verbunden. Die Rotorblattteilschale härtet zunächst vorzugsweise aus.
  • In eine der Rotorblattteilschalen oder auch in mehrere wird ein Blitzschutzsystem mit Blitzrezeptorklötzen und mit einer Blitzableitung eingebaut. Wenn das Rotorblatt aus zwei Rotorblatthalbschalen aufgebaut ist, kann in eine der beiden Rotorblatthalbschalen das Blitzschutzsystem eingebaut werden.
  • Danach können in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die beiden Rotorblatthalbschalen bzw. alle Rotorblattteilschalen zusammengeklebt werden. Dabei wird wenigstens ein Steg zwischen zwei sich gegenüberliegenden Gurten im Rotorblattinnenraum eingeklebt. In das zusammengeklebte Rotorblatt werden von außen Blitzrezeptoren durch die Rotorblattoberfläche in die Blitzrezeptorklötze eingebracht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden, nachdem die verschiedenen Rotorblattteilschalen miteinander mit wenigstens einem Steg verklebt wurden, von außen mehrere Blitzrezeptoren von verschiedenen Außenseiten in denselben Blitzrezeptorklotz eingebracht. Insbesondere werden in einen Blitzrezeptorklotz von einer saugseitigen Rotorblattoberfläche und von einer druckseitigen Rotorblattoberfläche Blitzrezeptoren durch die saugseitige Rotorblatthalbschale und durch die druckseitige Rotorblatthalbschale in den Blitzrezeptorklotz eingeführt.
  • Die Bohrungen werden nach Ausbildung der Rotorblattteilschalen von außen durch die Rotorblattoberfläche und die Rotorblattteilschale bis zum Blitzrezeptorklotz geführt und dann vorzugsweise in Form eines Gewindes in die Blitzrezeptorklötze eingeführt.
  • In der genannten bevorzugten Ausführungsform wird dann in die Bohrung eine Hülse in Presspassung eingebracht, die sicherstellt, dass ein elektrisch leitender Kontakt zwischen der elektrisch leitenden Hülse, dem Blitzrezeptor und der Schutzlage ausgebildet wird. Im Bereich des Kontaktes ist die Schutzlage vorzugsweise verdickt ausgebildet.
  • Es ist denkbar, dass zunächst eine Glasfaserlage in die Schalenform eingebracht wird und dann die Schutzlage auf die Glasfaserlage gelegt wird, so dass die elektrisch leitende Schutzlage nicht die äußerste Lage des Rotorblattes ausbildet, sondern noch gegen Witterungseinflüssen oder Ähnliches durch die Glasfaserlage geschützt ist.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in zwei Figuren beschrieben; dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung eines CFK-Gurtes sowie eine erfindungsgemäße Schutzlage,
    • 2 eine Schnittansicht entlang einer Linie II - II in 1.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Rotorblattes von innen nach außen. Eine Rotorblattschale ist nicht dargestellt. Rotorblattinnenseitig ist an einer Druckseite ein kohlenstofffaserverstärkter druckseitiger Gurt 1a, und an einer Saugseite ein saugseitiger Gurt, sogenannte CFK-Gurte, angeordnet. Da der druckseitige und der saugseitige Aufbau gleich sind, ist hier nur der rückseitige Aufbau dargestellt.
  • Der Gurt 1a erstreckt sich über einen Großteil einer Längsausdehnung in einer Längsrichtung L von der Nähe einer Rotorblattspitze 3 zur Nähe einer Rotorblattwurzel 4 des Rotorblattes entlang einer Rotorblatthalbschale. Rotorblattaußenseitig ist auf dem druckseitigen Gurt 1a eine druckseitige Schutzlage 14a aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet. Es kann sich dabei um eine Lage aus Metall oder ebenfalls eine CFK-Lage handeln. Üblicherweise sind im Bereich der Rotorblattspitze 3 und entlang einer Rotorblatthinterkante 6 Blitzrezeptoren 7, 8, 9, 10 in die Rotorblattschalen eingebracht. Die Schutzlage 14a ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Die Lage aus Metall kann eine Gelege- oder Gewebelage sein oder auch eine Folie.
  • In 1 ist die Rotorblattspitze 3 links angeordnet und die Rotorblatthinterkante 6 unten. Rechts ist die Rotorblattwurzel 4 in einem bestimmten Abstand von dem in 1 dargestellten Zeichnungsausschnitt vorgesehen. Die Rotorblattspitze 3, die Rotorblattwurzel 4 und die Rotorblatthinterkante 6 sind nicht eingezeichnet. Die Schutzlage 14a überdeckt in 1 einen Tipabschnitt L1 und einen mittleren Abschnitt L2 des Gurtes 1a. Die Schutzlage kann etwa 60 % der Längsausdehnung des Gurtes 1a überdecken. Die Schutzlage 14a steht tipseitig über den Gurt 1a hinaus über, wobei sie nicht bis zum tipseitigen Ende des Rotorblattes reichen muss. Eine Breite der Schutzlage 14a ist so bemessen, dass sie einen Grundriss des Gurtes 1a vollständig überdeckt, also nasenseitig und rotorblatthinterkantenseitig ein Stück weit über einen Gurtgrundriss hinausragt.
  • Die erfindungsgemäße Schutzlage 14a ist so ausgebildet, dass sie einen Außenumfang oder Grundriss aufweist, der zum einen den Grundriss des Gurtes 1a vollständig im Tipabschnitt L1 und mittleren Abschnitt L2 überdeckt und sich darüber hinaus in einer vorzugsweise einteiligen oder einstückigen Ausbildung in Bereiche der Rotorblattschale hineinerstreckt, in denen die Blitzrezeptoren 7, 8, 9, 10 durch die Rotorblattschale hindurchgeführt sind. Die Blitzrezeptoren 7, 8, 9, 10 durchstoßen die Schutzlage 14a vollständig und stellen einen elektrisch leitenden Kontakt mit ihr her.
  • Der entsprechende Aufbau ergibt sich auch für die Saugseite der Rotorblattschale.
  • 2 zeigt einen Querschnitt des gesamten Rotorblattes entlang der Linie II-II in 1, also in einem Bereich, in dem sowohl in einer druckseitigen Rotorblatthalbschale 12a als auch in einer saugseitigen Rotorblatthalbschale 12b jeweils ein Blitzrezeptor 8a, 8b von einer jeweiligen Rotorblattoberfläche 13a, 13b bis in einen Blitzrezeptorklotz 11 geführt ist.
  • Im Bereich der Blitzrezeptoren 8a, 8b ist kein Gurt 1a vorgesehen.
  • Der Querschnitt durch das Rotorblatt im Bereich der Blitzrezeptoren 8a, 8b, erstreckt sich entlang der druckseitigen Rotorblatthalbschale 12a und der saugseitigen Rotorblatthalbschale 12b. Die beiden Halbschalen 12a, 12b werden im Fertigungsverfahren miteinander entlang ihrer Außenkanten verklebt. Darüber hinaus werden zwischen sich gegenüberliegenden druckseitigen Gurten 1a und saugseitigen Gurten Stege im Innenraum der Rotorblätter eingeklebt. Im Bereich des Tips 3 und auch in Abschnitten der Rotorblatthinterkante 6 liegen die Innenseiten der Halbschalen 12a und 12b so nahe beieinander, dass sie durch einen Rezeptorklotz 11 miteinander verbunden werden können, wie in 2 gezeigt. Die obere druckseitige Rotorblatthalbschale 12a weist außenseitig die Rotorblattoberfläche 13a auf und die saugseitige Rotorblatthalbschale 12b weist außenseitig die Rotorblattoberfläche 13b auf. Jeweils innenseitig der Rotorblattoberflächen 13a, 13b ist jeweils die Schutzlage 14a, 14b angeordnet. Auf die Schutzlage 14a, 14b ist innen der weitere Laminataufbau aus Faserlagen und einem Sandwichkernmaterial wie Balsaholz oder etwas Ähnlichem aufgebracht. Der Laminataufbau ist nicht detailliert dargestellt, sondern lediglich als druckseitige Rotorblatthalbschale 12a oder saugseitige Rotorblatthalbschale 12b dargestellt. Der Laminataufbau wird z. B. mit einem Infusionsverfahren verklebt. Die Rotorblattoberfläche 13a, 13b besteht vorzugsweise aus einer Beschichtung, die dem Rotorblatt einen Farbton gibt und einen Schutz gegen Witterungseinflüsse, wie. z. B. Feuchtigkeit, UV-Bestrahlung, etc. gibt. Im Bereich der Schutzlage 14a, 14b kann die Rotorblattoberfläche zusätzlich aus dünnen Faserlagen bestehen, die zwischen der Beschichtung und der Schutzlage 14a, 14b angeordnet werden.
  • Die Schutzlage 14a, 14b in 2 weist im Bereich der Blitzschutzrezeptoren 7, 8, 9, 10 Aufdickungen der Wandstärke 2a, 2b gemäß 2 und ggf. Ausbuchtungen gemäß 1 auf. Die Aufdickungen der Wandstärke 2a, 2b, die auch zusätzlich als Ausbuchtungen ausgebildet sein können, ermöglichen es, die erfindungsgemäße Schutzlage 14a, 14b unmittelbar an ein bestehendes Blitzschutzsystem anzuschließen. Dazu ist von außen der druckseitige Blitzrezeptor 8a durch die druckseitige Rotorblatthalbschale 12a und eine Aufdickung 2a der Wandstärke in der Schutzlage 14a geführt, der rotorblattinnenseitig mit dem Blitzrezeptorklotz 11, der aus Metall besteht, verschraubt ist. Ebenso ist von der saugseitigen Seite der saugseitige Blitzrezeptor 8b durch die saugseitige Rotorblatthalbschale 12b und eine Aufdickung 2b der Wandstärke in der Schutzlage 14b geführt und in denselben Blitzrezeptorklotz 11 eingeschraubt. Die Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) sind z. B. mit Schraubgewinden im Blitzrezeptorklotz 11 festgesetzt. Die Blitzrezeptorklötze 11 sind durch eine Blitzableitung elektrisch leitend mit einer Vorrichtung zur Blitzableitung verbunden. Die wiederum ist geerdet, d. h. sie ist über eine elektrische Leitung in den Boden geführt.
  • Herkömmlicherweise ist eine Anzahl von drei bis fünf der Blitzrezeptoren (7, 8, 9, 10) entlang jeder Seite eines Rotorblattes vorgesehen, so dass drei bis fünf Blitzrezeptorklötze 11 entlang des Tips und der Rotorblatthinterkante in das Rotorblatt einlaminiert sind. Die Schutzlage 14a, 14b umfasst bis zu fünf der Aufdickungen 2a, 2b der Wandstärke, um die Schutzlage 14a, 14b über eine der Aufdickungen 2a, 2b der Wandstärke mit dem jeweiligen Blitzrezeptor 8a, 8b elektrisch leitend zu verbinden.
  • Um ein Rotorblatt gemäß 1 und 2 herstellen zu können, werden herkömmliche Rotorblattherstellungsverfahren angewendet. Zunächst werden die Rotorblatthalbschalen 12a, 12b in herkömmlicher Weise separat voneinander hergestellt. Dazu wird zur Herstellung jeder der Rotorblatthalbschalen 12a, 12b eine Schalenform zur Verfügung gestellt, in die ein Gelcoat eingebracht wird. Optional wird auf den Gelcoat eine dünne Glasfaserlage in die Schalenform eingebracht, der Gelcoat gibt dem Rotorblatt einen Farbton und schützt das Laminat vor Witterungseinflüssen. Der Gelcoat und die Glasfaserlage bilden hier die druckseitige bzw. saugseitige Rotorblattoberfläche 13a, 13b aus. Auf sie wird direkt die druck- bzw. saugseitige Schutzlage 14a, 14b in die Schalenform eingebracht. Die Schutzlage 2a, 2b ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, jedenfalls bildet sie eine zusammenhängende elektrische Lage aus. Die Schutzlage 2a, 2b kann vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer bestehen oder auch eine kohlenstofffaserhaltige Lage sein.
  • Danach werden weitere Faserlagen, evtl. ein Sandwichkernmaterial sowie Prepregs usw., direkt auf die Schutzlage 14a, 14b bzw. auf die CFK-Gurte 1a aufgelegt und in die Schalenform eingebracht und abschließend in einem Infusionsverfahren in herkömmlicher Weise miteinander verbunden und ausgehärtet.
  • Anschließend wird in eine der beiden Rotorblatthalbschalen 12a, 12b ein Blitzschutzsystem eingebaut. In den Bereichen der Aufdickungen 2a, 2b der Wandstärke werden die Blitzrezeptorklötze 11 im Inneren des Rotorblattes angeordnet. Die Blitzrezeptorklötze 11 werden elektrisch mit einer Vorrichtung zur Blitzableitung verbunden. Die Blitzableitung weist an der Rotorblattwurzel 4 einen Anschluss an eine Erdung auf.
  • Die Rotorblatthalbschalen 12a, 12b werden nach ihrer Aushärtung übereinandergeklappt und mit mindestens einem Steg zwischen den Gurten 1a miteinander verklebt. Der mindestens eine Steg wird zwischen die Gurte 1a geklebt, und die Rotorblatthalbschalen 12a, 12b werden an ihren Rändern miteinander verklebt. Die Blitzrezeptorklötze 11 sind von außen nicht mehr erkennbar, jedoch sind die Positionen der Blitzrezeptorklötze 11 vorher auf die Rotorblattoberfläche 13 der Rotorblätter aufgetragen worden oder anderweitig bekannt. Im Bereich der Blitzrezeptorklötze 11 werden sowohl durch die druckseitige Rotorblatthalbschale 12a als auch durch die saugseitige Rotorblatthalbschale 12b Bohrungen geführt, die von der Rotorblattoberfläche 13a, 13b bis in den Blitzrezeptorklotz 11 hinein ausgebildet sind und im Blitzrezeptorklotz 11 selbst ein Innengewinde aufweisen. Insbesondere sind die Bohrungen durch die Schutzlage 14a, 14b bzw. durch die Aufdickungen der Wandstärke 2a, 2b der Schutzlage 14a, 14b geführt. Optional kann in die Bohrungen jeweils eine metallische Hülse in Presspassung zu den Aufdickungen 2a, 2b der Wandstärke und dem Blitzschutzrezeptor 8a, 8b eingefügt werden, die sicherstellt, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Blitzschutzrezeptor 8a, 8b und der Schutzlage 14a, 14b ausgebildet wird. Vorzugsweise wird die Hülse eingebracht, nachdem der Blitzschutzrezeptor 8a, 8b bereits in den Blitzrezeptorklotz 11 eingeschraubt ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren macht von der Idee Gebrauch, ein herkömmliches Herstellungsverfahren durch Einlegen in bestimmter Weise geformter Schutzlagen 14a, 14b, die sich in die Bereiche der Blitzrezeptorklötze 11 erstrecken, weiterzuentwickeln und optional auch elektrisch leitende Hülsen in die Bohrungen einzuführen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1a
    druckseitiger Gurt/CFK-Gurt
    2a
    druckseitige Aufdickung
    2b
    saugseitige Aufdickung
    3
    Rotorblattspitze
    4
    Rotorblattwurzel
    6
    Rotorblatthinterkante
    7
    Blitzrezeptor
    8
    Blitzrezeptor
    8a
    Blitzrezeptor druckseitig
    8b
    Blitzrezeptor saugseitig
    9
    Blitzrezeptor
    10
    Blitzrezeptor
    11
    Blitzrezeptorklotz
    12a
    druckseitige Rotorblatthalbschale
    12b
    saugseitige Rotorblatthalbschale
    13a
    Rotorblattoberfläche druckseitig
    13b
    Rotorblattoberfläche saugseitig
    14a
    Schutzlage druckseitig
    14b
    Schutzlage saugseitig
    L
    Längsrichtung
    L1
    Tipabschnitt
    L2
    mittlerer Abschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3330528 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Rotorblatt mit einem kohlefaserverstärkten Gurt (1a) und einer elektrisch leitenden Schutzlage (14a, 14b) zwischen dem Gurt (1a) und einer Rotorblattoberfläche (13a, 13b) und einem Blitzableitsystem mit einer Blitzableitleitung mit mit ihr elektrisch leitend verbundenen Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10), die in die Rotorblattoberfläche (13a, 13b) eingelassen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzlage (14a, 14b) einen Außenumfang aufweist, der die Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) umschließt und die Schutzlage (14a, 14b) mit den Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) elektrisch leitend verbindet.
  2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzlage (14a, 14b) den Grundriss des Gurtes (1a) zumindest im Tipabschnitt vollständig überdeckt.
  3. Rotorblatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) durch die Schutzlage (14a, 14b) geführt sind und elektrisch leitend mit der Schutzlage (14a, 14b) verbunden sind und dass die Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) von der Rotorblattoberfläche (13a, 13b) der Rotorblattschale zu einem Blitzrezeptorklotz (11) geführt sind, der elektrisch leitend mit der Blitzableitung verbunden ist.
  4. Rotorblatt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einer Rotorblattsehne gegenüberliegende saugseitige und druckseitige Blitzrezeptoren (8a, 8b) durch jeweils eine saugseitige und eine druckseitige Schutzlage (14a, 14b) geführt sind und jeweils elektrisch leitend mit der Schutzlage (14a, 14b) verbunden sind und mit demselben Blitzrezeptorklotz (11) elektrisch leitend verbunden sind.
  5. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzlage (14a, 14b) im Bereich der Durchführung der Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) verdickt ausgebildet ist und Aufdickungen (2a, 2b) der Wandstärke elektrisch leitend mit der jeweiligen Schutzlage 14a, 14b verbunden sind.
  6. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) eine metallische Hülse gelegt ist, die eng an der Aufdickung (2a, 2b) anliegt und mit den Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) durch die Durchführung geführt ist, wobei die Hülse die Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) und die Aufdickungen (2a, 2b) elektrisch leitend verbindet.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Rotorblattes, indem eine Schalenform zur Verfügung gestellt wird, eine Schutzlage (14a, 14b) in die Schalenform eingebracht wird, ein Gurt (1a) über der Schutzlage (14a, 14b) in die Schalenform eingebracht wird, der Gurt (1a) und die Schutzlage (14a, 14b) in einem Infusionsverfahren zu einer Rotorblattteilschale miteinander verbunden werden, ein Blitzableitsystem mit Blitzrezeptorklötzen (11) und einer Blitzableitung in die Rotorblattteilschale eingebaut wird, Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) von außen durch eine Rotorblattoberfläche (13a, 13b) in die Blitzrezeptorklötze (11) eingebracht werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Rotorblattteilschalen miteinander und mit wenigstens einem Steg verklebt werden und von außen die Blitzrezeptoren (7, 8, 8a, 8b, 9, 10) von verschiedenen Außenseiten in denselben Blitzrezeptorklotz (11) eingebracht werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Rotorblattteilschalen Bohrungen von außen eingebracht werden bis auf den Blitzrezeptorklotz(11) und dann eine elektrisch leitende Hülse in Presspassung in die Bohrung eingebracht wird und ein elektrisch leitendender Kontakt mit der Schutzlage (14a, 14b) ausgebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Glasfaserlage in die Schalenform eingebracht wird, dann die Schutzlage (14a, 14b) auf die Gasfaserlage gelegt wird.
DE102018009069.9A 2018-11-20 2018-11-20 Rotorblatt mit einem CFK Gurt und einer elektrisch leitenden Schutzlage und ein Verfahren zu seiner Herstellung Withdrawn DE102018009069A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018009069.9A DE102018009069A1 (de) 2018-11-20 2018-11-20 Rotorblatt mit einem CFK Gurt und einer elektrisch leitenden Schutzlage und ein Verfahren zu seiner Herstellung
PCT/EP2019/081851 WO2020104485A1 (de) 2018-11-20 2019-11-19 Rotorblatt mit einem cfk gurt und einer elektrisch leitenden schutzlage und ein verfahren zu seiner herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018009069.9A DE102018009069A1 (de) 2018-11-20 2018-11-20 Rotorblatt mit einem CFK Gurt und einer elektrisch leitenden Schutzlage und ein Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018009069A1 true DE102018009069A1 (de) 2020-05-20

Family

ID=68621295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018009069.9A Withdrawn DE102018009069A1 (de) 2018-11-20 2018-11-20 Rotorblatt mit einem CFK Gurt und einer elektrisch leitenden Schutzlage und ein Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018009069A1 (de)
WO (1) WO2020104485A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113513444A (zh) * 2021-06-18 2021-10-19 北京国电思达科技有限公司 一种叶尖套及风电机组叶片

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2956662B1 (de) * 2013-02-13 2017-08-30 Vestas Wind Systems A/S Windturbinenschaufeln
EP3330528A1 (de) 2016-12-05 2018-06-06 Nordex Energy GmbH Gurtbaugruppe für ein windenergieanlagenrotorblatt

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2141356T3 (da) * 2008-07-02 2012-01-16 Siemens Ag Vindmøllevinge med lynmodtager og fremgangsmåde til at beskytte overfladen af en vindmøllevinge
DK2930010T3 (en) * 2014-04-10 2017-02-20 Nordex Energy Gmbh Band component for a wind turbine rotor blade

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2956662B1 (de) * 2013-02-13 2017-08-30 Vestas Wind Systems A/S Windturbinenschaufeln
EP3330528A1 (de) 2016-12-05 2018-06-06 Nordex Energy GmbH Gurtbaugruppe für ein windenergieanlagenrotorblatt

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113513444A (zh) * 2021-06-18 2021-10-19 北京国电思达科技有限公司 一种叶尖套及风电机组叶片

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020104485A1 (de) 2020-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2930010B1 (de) Gurtbaugruppe für ein Windenergieanlagenrotorblatt
EP3330528B1 (de) Gurtbaugruppe für ein windenergieanlagenrotorblatt
DE102005047959B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Durchführung in einem Faserverbundwerkstoff sowie Rotorblatt für eine Windenergieanlage mit einer Durchführung
DE602004002482T2 (de) Verbundstruktur-blitzschlagschutz
EP2649691B1 (de) Rotorblatt mit einer Durchführung für Blitzschutzkabel
DE102008007910B4 (de) Rotorflügel mit Blitzschutzeinheit und Windkraftanlage, die dieselbe aufweist
DE102007020339B4 (de) Rotorblatt für eine Windturbine
EP2363599B2 (de) Rotorblatt für eine Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts
EP2930352B1 (de) Windenergieanlagenrotorblatt mit einer Potentialausgleichsanordnung
EP2597305B1 (de) Windenergieanlagenrotorblatt mit einem Heizelement und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102011105228B3 (de) Windenergieanlagenbauteil mit einer in ein Laminat eingebetteten elektrischen Leitung
DE102018222877B4 (de) Dachklimaanlageneinheit, Verfahren zur Herstellung, Montage und Installation der Dachklimaanlageneinheit und Fahrzeug mit der Dachklimaanlageneinheit
EP2561977B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Windenergieanlagenrotorblattteils mit einem kohlenstofffaserverstärkten Hauptgurt
EP3330529B1 (de) Gurtbaugruppe für ein windenergieanlagenrotorblatt
EP3339633B1 (de) Verfahren zur herstellung einer potentialausgleichsverbindung an einem windenergieanlagenrotorblatt
DE102015007289A1 (de) Rotorblatt, Rotorblattgurt und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts
EP2930357A1 (de) Windenergieanlagenrotorblatt mit einer Blitzrezeptorbasis
DE102015119481A1 (de) Leitungseinrichtung für ein Blitzschutzkabel eines Rotorblatts einer Windkraftanlage
DE102010046519A1 (de) Rotorblatt oder Rotorblattsegment für eine Windenergieanlage
WO2020104389A1 (de) Rotorblatt einer windenergieanlage mit einer isolatorlage und einer schutzlage
EP3339632B1 (de) Anschluss- und befestigungseinheit für einen blitzrezeptor zur integration in ein windenergieanlagenrotorblatt
DE102018009069A1 (de) Rotorblatt mit einem CFK Gurt und einer elektrisch leitenden Schutzlage und ein Verfahren zu seiner Herstellung
EP2930358B1 (de) Windenergieanlagenrotorblatt mit einem Potentialausgleichselement
DE102017112721A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Windenergieanlagen-Rotorblattes
DE102018114356B4 (de) Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf, einem Tragwerk und einem Leitwerk sowie einer eine Blitzschutzeinrichtung beinhaltenden Oberflächenstruktur

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee