-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine einen Turm und ein darauf angeordnetes Gehäuse aufweisende Windturbine, wobei das Gehäuse eine im wesentlichen waagerecht angeordnete Hauptwelle aufweist, wobei die Hauptwelle einen Rotor mit einer Nabe sowie mehreren Rotorblättern jeweils von einer Länge von mehr als 35 Meter und vorzugsweise mehr als 45 Meter aufweist, wobei ein Rotorblatt an seinem Wurzelende an der Nabe befestigt ist und einen inneren, vom Wurzelende bis nach einer Grenzfläche verlaufenden Rotorblattabschnitt aufweist, sowie einen außeren und von der Grenzfläche und in einer radialen Spannweitenrichtung von der Grenzfläche und der Nabe abgewandten Rotorblattabschnitt, wobei das Rotorblatt an der genannten Grenzfläche aufteilbar ist und weiterhin ein Steigungsverstellsystem an der Grenzfläche umfaßt, wo der innere Rotorblattabschnitt eine Hauptkonstruktion und eine z. B. als eine aerodynamisch geformte Hinterkante für den inneren Rotorblattabschnitt vorgesehene Tragflächenstruktur umfaßt, wobei die Hauptkonstruktion selbstunterhaltend und somit imstande ist, die Kräfte und Momente von der Hauptkonstruktion selbst sowie von dem außeren Rotorblattabschnitt zu behandeln, wobei die Hauptkonstruktion einen ersten Bauwerkstoff umfasst und die Tragflächenstruktur an der Hauptkonstruktion angeordnet ist und einen zweiten Bauwerkstoff umfasst.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Im Laufe der Zeit wurde mehrmals versucht, höherleistende Windturbinen zu schaffen, und bei einem dieser Versuche wurden sogenannten ”Nabenerstreckungen” eingesetzt. Nabenerstreckungen wurden auf Windturbinenblättern zum Erweitern des bestrichenen Bereiches des Windturbinen-Rotors und somit zum Erhöhen der jährlichen Energieproduktion verwendet. Nabenerstreckungen waren typisch zylindrische Stahlstreckmittel, und die Blätter waren typisch aus glasfaserverstärktem Kunststoff, Holzkompositen, Kohlenstoff-faserkompositen und anderen Leichtbaustoffen hergestellt. Solche Nabenerstreckungen weisen typisch eine Länge von nur 5–15% der gesamten Blattlänge der Windturbine auf. Da der von den Nabenerstreckungen bestrichene Bereich im Vergleich zu dem gesamten, vom Rotor bestrichenen Bereich klein gewesen ist, waren die Nabenerstreckungen gewöhnlicherweise nicht als aerodynamische hubverstärkenden Profile oder als aerodynamisch zugreduzierende Profile gestaltet. Nabenerstreckungen wurden hauptsächlich für die Verbesserung von Turbinen von weniger als 1 MW Nutzleistung verwendet, da die gesamte Belastungsrücksichten von weniger Bedeutung für diese Turbinen waren, und deshalb waren die Turbinen oft imstande, die zusätzlichen, durch den größeren Rotor mit Nabenerstreckungen beigebrachten Belastungen ohne oder nur mit kleineren Änderungen der baulichen Gestaltung der originalen Turbine und Turbinenfundament zu tragen.
-
US 2010/0028161 A1 beschreibt ein Rotorblatt für eine Windturbine, wobei der InnenAbschnitt des Blattes, d. h. der Abschnitt eines bekannten Rotorblattes vom Wurzel bis zur größten Blattiefe, mit einer Vielzahl von aerodynamisch ausgestalteten Segmenten versehen ist. Diese Segmente sind zum Rotorblattkörper befestigt, aber die Grenzflächen zwischen den zwei einander gegenüberstehenden Segmenten sind so gestaltet, daß sie die Überführung von Belastungen von einem Segment auf einem anderen verhindert. Auf diese Weise wird es versucht, mehr Wind einzufangen und somit eine höhere Produktion zu erzielen ohne die Windturbinenkonstruktion wesentlich höher zu belasten. Die spezifischen Segmente sind zum inneren Abschnitt des Rotorblattes angeordnet und zwar mit Vorrichtungen, die eine Relativbewegung zwischen den Abschnitten und zwischen einander gegenüberliegenden Segmenten gestatten. Auch eine Spaltvorrichtung ist vorgesehen, die eine individuelle Bewegung der Segmente im Verhältnis zu einander und im Verhältnis zum Rotorblatt selbst erlaubt. Die Zusammenfügung und die Spalten zwischen den verschiedenen Abschnitten sind unerwünscht, da sich dort Schmutz im Laufe der Zeit ansammeln wird, und Verschleiß zwischen den Abschnitten letzten Endes problematisch sein wird.
-
EP 2 018 475 B1 beschreibt ein Rotorblatt für eine Windturbine, wobei das Rotorblatt aufgeteilt ist und einen außeren Abschnitt, vorzugsweise einen Faserverstärkten außeren Kompositenabschnitt, einen inneren Abschnitt, der weiterhin in einem belastungstragenden und vorzugsweise aus Stahl hergestellten Abschnitt aufteilbar ist, sowie einen vorzugsweise aus Aluminium hergestellten Hinterkantenabschnitt aufweist, wobei Transport und generelles Handhaben der verschiedenen Abschnitte weniger problematisch wird. Der außere Abschnitt ist mit dem inneren Abschnitt dieses Rotorblattes durch einen Stumpfstoß mit geeigneten Mitteln, sowie Bolzen und Schraubemüttern, zusammengefügt. In dieser Erfindung ist der innere Abschnitt z. B. ein Standardelement, an die mehrere verschiedenen Außenabschnitte angepaßt werden können und somit mehrere verschiedenen Rotorblättern mit demselben Innenabschnitt bilden. Es ist beschrieben, daß der Innenabschnitt und der Hinterkantenabschnitt so zusammenfügbar sind, daß die Zusammenfügung praktisch unsichtbar ist, aber in der Beschreibung fehlt die Diskussion über das Herstellen der ”unsichtbaren Zusammenfügung”, und das Zusammenfügen der zwei Abschnitte wird stets einen Saum hinterlassen, der im Laufe der Zeit wegen des Unterschiedes der Materialeigenschaften belastet und wie oben erwähnt Schmutz sammeln wird.
-
WO 03/098034 A1 beschreibt eine andere Lösung, die die Produktion einer Windturbine steigern wird, da die von den Rotorblättern gestrichene Fläche erweitert wird. Zwischen der Nabe und dem Wurzelende des Rotorblattes ist eine traditionelle Nabenerstreckung eingesetzt. Der Unterschied zwischen dieser Lösung und der oben erwähnten Nabenerstreckungslösung besteht darin, daß das Verstellmechanismus/der Lager zum Verstellen des Blattes um seine Längsachse in der Grenzfläche zwischen Nabenerstreckung und dem Wurzel des Rotorblattes angeordnet ist. Somit weist das Rotorblatt – als einen Abschnitt gesehen – ein Verstellmechanismus/Lager auf, das nur die Belastungen vom äußersten Abschnitt des Blattes behandeln muß. Die Nabenerstreckung in
WO 03/098034 A1 ist als ein aerodynamisch inaktiver Teil verwendbar oder ist aerodynamisch so gestaltbar, daß sie den durch die Nabenerstreckungen induzierten Luftwiderstand reduziert. Ein Vorteil bei den Rotorblättern wie oben beschreiben ist ein einfacherer Transport, da die verschiedenen Abschnitte der Rotorblätter in situ zusammengefügt werden können, und somit reduziert sich die Länge der zu transportierenden Teile, aber die Breite und Höhe ist ständig ein Problem, besonders wenn die Nabenerstreckung ein aerodynamisch aktiver Teil ist.
-
US 2009/0148291 A1 beschreibt ein Rotorblatt für eine Windturbine, wobei das Rotorblatt eine Nabenerstreckung und ein außeres Rotorblatt umfaßt. Zwischen der Nabenerstreckung und dem Rotorblatt ist ein Verstelllager unterbringbar, und die Nabenerstreckung ist durch eine feste, aerodynamisch gestaltete Hülle verhüllt, die bei dem Verstellen des Rotorblattes nicht verstellt wird. In einem anderen Ausführungsform ist der Verstelllager an der Nabe vorgesehen, und somit wird auch die Nabenerstreckung zusammen mit dem außeren Rotorblatt verstellt, aber stets ist die aerodynamische Hülle auf der Nabenerstreckung stationär und wird nicht verstellt. Die Nabenerstreckung kann eine Länge von 5 bis 40% von der Gesamtlänge des Rotorblattes aufweisen und ist aus einer Vielzahl von Werkstoffen, sowie z. B. faserverstärkten Kompositen und Metall, herstellbar. Diese Lösung ist dadurch nachteilig, daß die Hülle noch die Breite und Höhe oder Durchmesser des inneren Blatt-Abschnitts aufweist, und somit ist die Hülle bei Straßentransport noch eine Belastung.
-
Die oben diskutierten Rotorblätter weisen gemeinsame Kennzeichen auf. Somit besteht das Rotorblatt aus zwei oder mehreren Abschnitten, wobei der Innenabschnitt des Rotorblattes eine aerodynamische Form aufweisen kann, und mehr Energie läßt sich somit durch die Windturbine erzeugen.
-
Für den Transport der Rotorblätter zum Standort oder einer Gegend dicht am Standort der Windturbine ist die Aufteilbarkeit der Blätter in leichter hantierbaren Längen, Breiten und Höhen sehr wünschenswert. Das größte Transportproblem ist der Straßentransport. Bei einer Offshore-Errichtung der Windturbine sind die Blätter auf der letzten Strecke auf einem Fahrzeug leicht transportierbar, wobei die Größe der unterschiedlichen Teile kein Problem aufweist. Bei Onshore sowohl als auch bei Offshore zu errichtenden Windturbinen lassen sich die Blätter am Standort oder in einem Hafen dicht am Standort fertigen.
-
Zweck der Erfindung
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rotorblatt für eine Windturbine zu schaffen, wobei das Rotorblatt zwecks leichterem Straßentransport in wenigstens einen inneren Blatt-Abschnitt und einen außeren Blatt-Abschnitt aufteilbar ist. Ein solches Rotorblatt umfaßt einen Hinterkantenabschnitt, der am Standort oder dicht am Standort der Windturbine auf den inneren Rotorblattabschnitt befestigbar ist. Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotorblattes zu schaffen.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Wie oben erwähnt betrifft die Erfindung ein Rotorblatt für eine Windturbine, wobei das Rotorblatt einen inneren Rotorblattabschnitt und einen außeren Rotorblattabschnitt umfaßt, wobei der innere Rotorblattabschnitt eine Hauptkonstruktion und eine Tragfläche umfaßt, z. B. in der Form eines aerodynamisch gestalteten Tragflächenabschnitts, wobei die Hauptkonstruktion des inneren Rotorblattabschnitts einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und weiter durch Faserwickeln hergestellt ist und somit in eine Harzmatrix eingelagerte Fasern umfaßt, wobei die Tragfläche einen Kern umfaßt, der wenigstens zwei gegenseitig verbundene und zum Lagern in wenigstens einen Abschnitt der Spannweitenrichtung der Hauptkonstruktion des inneren Rotorblattabschnitts vorgesehene Segmente aufweist, und wobei die Tragfläche weiter eine Aussenschicht aufweist, die sich über die Segmente und wenigstens teilweise über die genannte Hauptkonstruktion des inneren Rotorblattabschnitts erstreckt. Durch das Herstellen der Hauptkonstruktion des inneren Rotorblattabschnitts mit einem kreisförmigen Querschnitt ergibt sich eine unverwüstliche und sehr feste, die notwendigen Belastungen tragfähige Konstruktion, und durchs Herstellen der Hauptkonstruktion durch Faserwickeln ergibt sich eine sehr starke, homogene und gleichartige Konstruktion. Die für das Wickeln verwendeten Fasern sind aus einer Vielzahl von Fasern wählbar, z. B. Glas, Kohlenstoff oder organischen Fasern, und auch das im Verfahren verwendete Harz ist aus einer Vielzahl von Harzen wählbar. Wenige Beispiele davon sind Polyester, Vinylester oder Epoxid. Weiterhin ist das Faserwickelverfahren ein sehr kontrolliertes und automatisiertes Verfahren, und es ist somit möglich, die Teile von einer noch höheren Qualität im Vergleich zu dem manuellen Verfahren herzustellen. Ein weiteres Argument für die Verwendung einer zylindrischen Faserwicklungshauptstruktur ist es, daß die Herstellungskosten bis auf 50% niedriger im Vergleich zu anderen manuellen Verfahren sind, sowie vakuumunterstützte Harztransferverfahren, wobei die Fasermaterialien vor der Harzinjektion manuell angeordnet werden.
-
Der Kern ist ein Leichtbaustoff und weist vorzugsweise eine Dichte von weniger als 150 kg/m3 oder sogar weniger als 100, 75, 50 oder 30 kg/m3 auf, und er kann ein einzelnes Segment sein oder in mehrere, einander gegenüber und einen Abschnitt des inneren Rotorblattabschnitts entlang angeordneten Segmente aufgeteilt werden. In einem mehrere Segmente aufweisenden Kern sind die Segmente durch einen geeigneten Klebstoff miteinander verbunden, damit die Konstruktion die auf der Konstruktion wirkenden aerodynamischen Kräfte widerstehen kann. Ein solcher Kern in einem oder mehreren Segmenten läßt sich durch einem geeigneten Klebstoff leicht an die Hauptkonstruktion befestigen, und der Kern läßt sich weiterhin durch eine oder mehrere faserverstärkten Formstoffmaterialschichten befestigen, sowie polyesterverstärkte Glasfasermatten, die eine außere Aussenschicht darstellen. Die außere Aussenschicht ist auch aus anderen Werkstoffen herstellbar, sowie einem geeigneten Kunststoffbogen, der vorgeformt oder direkt oben auf dem Kern geformt wird. Die außere Aussenschicht ist auch durch ein Faserwickelverfahren und geeignete Faser- und Harztypen herstellbar.
-
Kernsegmente sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer Dicke von 50–100 cm herstellbar, können jedoch auch dünner oder dicker gemäß Erzeugungsspezifikationen sein.
-
Der Kern ist wie erwähnt aus mehreren Segmenten, aber auch einstückig herstellbar, da er direkt auf der Hauptkonstruktion des inneren Rotorblattabschnitts formbar ist. Der geformte Kern weist eine Aussenschicht aus demselben Material wie der Kern selbst auf, vorzugsweise aber von unterschiedlicher Dichte. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Hauptkonstruktion einen Kern auf, der die Form eines aerodynamischen Tragflächenabschnitt aufweist, der abschneidbar ist, und wenigstens die außere Aussenschicht ist ganz rund um die Hauptkonstruktion anbringbar und/oder formbar, wobei die ganze Peripherie in eine Aussenschicht eingekapselt ist. Die Aussenschicht dient zum Widerstehen der Kräfte der Wind und der Elemente. Somit sollte die Aussenschicht einigermaßen hart und fest sein, aber auch imstande, thermische Ausdehnungen und Verschiebungen wegen des Biegens des Rotorblattes aufzunehmen.
-
Dank des aerodynamisch geformten Tragflächenabschnitts auf dem inneren Rotorblattabschnitt wird es möglich, mehr Energie vom Wind im Vergleich zu Standardrotorblättern aufzufangen, da sie ganz schmal sind und keine aerodynamischen Eigenschaften dicht am Wurzelende aufweisen. Weiterhin ist ein Rotorblatt nach der Erfindung leichter transportierbar, da der innere Rotorblattabschnitt nicht die volle Breite während des Transportes zum Standort, sondern nur die Breite und Höhe der Wurzelende aufweist, da nur der aerodynamisch geformte Tragflächenabschnitt am Standort oder dicht daran angebracht werden soll.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform vom Rotorblatt für eine Windturbine nach der Erfindung sind die Kernsegmente an der Hauptkonstruktion auf dem inneren Rotorblattabschnitt aus einem Polymerschaummaterial hergestellt, sowie z. B. Polystyrol (expandiertes Polystyrol – EPS), Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Polyäthylenterephthalat. Durch das Herstellen vom Kern aus einem Polymerschaummaterial wird ein Leichterzeugnis ermöglicht, das zur Hauptkonstruktion eines inneren Rotorblattabschnitts befestigbar ist und gewährleistet somit eine höhere Leistungsfähigkeit der Windturbine bei gleichem Rotordurchmesser. Das Polymerschaummaterial läßt sich in einen Kern in einem oder mehreren Segmenten am Standort gerade vor dem Errichten der Hauptkonstruktion umgestalten, oder die Segmente können vorgefertigt sein und zum Standort transportiert werden. Wie oben erwähnt ist es auch möglich, den Kern direkt auf der Hauptkonstruktion zu formen. Bei einem solchen Verfahren kann der Kern eine kleinere Dichte und die Außenschicht des Kerns – die Aussenschicht eine größere Dichte aufweisen, da die Luftblasen im Polymerschaummaterial dicht an der Außenfläche zusammenfallen, und somit bildet das Material eine harte und unbiegsamere Aussenschicht im Vergleich zu der Konstruktion und den Spezifikationen des Kernmaterials in einem Abstand zur Aussenschicht. Diese Erzeugungsweise ist aus anderen, aus Polymerschaummaterial hergestellten Erzeugnissen bekannt.
-
In einer Ausführungsform eines Rotorblattes für eine Windturbine nach der Erfindung bilden der Kern und die Aussenschicht eine aerodynamische Hinterkantenform, wobei die Hauptkonstruktion auf dem inneren Rotorblatt eine Vorderkante auf dem inneren Rotorblattabschnitt bildet. Somit ist nur ein Kern auf dem Hinterkantenabschnitt der Hauptkonstruktion befestigt. In einem anderen Ausführungsform der Erfindung bilden der Kern und die Aussenschicht eine aerodynamische Hinterkantenform sowie die Vorderkante des inneren Rotorblattabschnitts.
-
In einer Ausführungsform eines Rotorblattes für eine Windturbine nach der Erfindung weist der inneren Rotorblattabschnitt eine Länge von 25% oder mehr von der gesamten Länge des Rotorblattes auf. Der innere Rotorblattabschnitt weist sogar 40 oder 50% oder mehr von der gesamten Länge des Rotorblattes auf.
-
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Windturbine mit wenigstens einem Rotorblatt nach der Erfindung, wobei die Windturbine eine zweiblättrige Windturbine ist.
-
Bei eine solche Windturbine kann der innere Rotorblattabschnitt den inneren Rotorblattabschnitt beider Rotorblätter aufweisen und erscheint somit als ein Mittelteil des Rotors, wobei die Nabe wenigstens teilweise im inneren Rotorblattabschnitt eingelagert ist. Der innere Rotorblattabschnitt kann somit ein Stahlteil oder ein faserverstärkter Kompositenteil sein, z. B. mit derselben Länge als ungefähr ein Rotorblatt. Die Hauptkonstruktion umfaßt dann die als ein integrierter Abschnitt der inneren Rotorblattstruktur herstellbare Nabe.
-
Ein Rotorblatt nach der Erfindung ist am Standort oder dicht am Standort, z. B. in einem Hafen, herstellbar, wobei die Hauptkonstruktion des inneren Rotorblattabschnitts auf einer Montagevorrichtung und die Segmente eines Kerns die Länge der Hauptkonstruktion entlang angeordnet werden. Die Segmente werden wahrscheinlich da im mit einem unterschiedlichen Aussehen der Querschnittsform gestaltet, die den in einem spezifischen Abstand von der Nabemitte herrschenden Bedingungen angepaßt ist. Wie oben diskutiert ist der Kern einstückig oder als mehrere Segmente herstellbar. Nach der Anordnung eines oder mehrerer Segmente auf der Hauptkonstruktion können die Kernen durch ein Fasermaterial und ein Harz überzogen werden, das aushärtet und eine unbiegsame und harte Kompositen-Aussenschicht am Oberseite des Kerns bildet. Dieses Verfahren ist nach dem Straßentransport durchführbar, typisch am Standort oder in einem Hafen dicht am Standort der Windturbine.
-
Der inneren Rotorblattabschnitt ist aus mehreren verschiedenen Werkstoffen herstellbar, aber die Hauptkonstruktion ist vorzugsweise aus Stahl oder faserverstärktem Kompositenmaterial hergestellt. Eine Hauptkonstruktion aus Stahl bietet den Vorteil, daß die Standardgröße vorrätig gehalten werden kann, und daß eine weitere Sektion durch Schweißen leicht hinzufügbar ist. Ein solcher Standardteil ist als zylindrisch oder gegen die Grenzfläche konisch zwischen dem inneren Rotorblattabschnitt und dem außeren Rotorblattabschnitt herstellbar. Ein weiterer Längenabschnitt der Hauptkonstruktion ist auch zylindrisch oder konisch herstellbar, damit er dem spezifischen Bolzenkreisquerschnitt an der Nabe anpaßt. Wie erwähnt kann die innere Hauptkonstruktion eine verschweißte Konstruktion sein, kann aber auch durch Bolzen oder anderswie zusammengefügt werden.
-
Da der innere Rotorblattabschnitt ortsfest ist, ist er überziehungsgeregelt, und der außere Rotorblattabschnitt ist verstellungsgeregelt durch ein in der Grenzfläche zwischen den zwei Rotorblattabschnitten angeordnetes Verstelllagersystem.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vorderkante durch eine Nabenerstreckung gestaltet, da die Vorderkante nicht beaufschlagt wird, und nur die Hinterkante in einem oder mehreren Segmenten, die mit einer Aussenschicht aus einem unterschiedlichen Material oder aus demselben Material wie der Kern überzogen werden können, beaufschlagt wird.
-
In einer anderen Ausführungsform weist die Nabenerstreckung/innere Rotorblattabschnitt ein oder mehrere, die Vorderkante entlang oder wenigstens einen Abschnitt der Vorderkante der Nabenerstreckung entlang angeordnete Kernmaterial-Segmente auf. Somit wird eine optimale Gestaltung der aerodynamischen Form des Inneren Rotorblattabschnitts ermöglicht.
-
Die Erfindung wie oben beschrieben ist für eine Vielzahl von verschiedenen Windturbinentypen als nachträgliche Anordnung zur Optimierung der Leistung der Windturbine geeignet Die Erfindung ist sowohl für Onshore als auch für Offshore Windturbinen vorteilhaft. Solche Windturbinen sind z. B. wenigstens 2–3 MW Turbinen mit einem Rotorquerschnitt von mehr als 60, 80, 100, 120, 140, 160 Meter oder größer.
-
Ein Rotorblatt nach der Erfindung ist durch ein Herstellungsverfahren wie unten beschrieben herstellbar. Die Hauptkonstruktion, die aerodynamisch gestalteten Hinterkantenabschnitte und der außere Rotorblattabschnitt werden zu einem Ort dicht am Standort oder dem Ort, wo die Windturbine tatsächlich zu errichten ist, transportiert. Der Transport der unterschiedlichen Rotorblattabschnitte wird als Straßentransport einfacher in kleineren Stücken. Nach dem Ankunft an den Verwendungsort des Rotorblattes läßt er sich von den unterschiedlichen Abschnitten wie folgt aufstellen: Die Hauptkonstruktion wird vorzugsweise in irgendeine Montagevorrichtung angeordnet, wobei eine Unterstützung der Hauptkonstruktion og ggf. auch das Drehen der Hauptkonstruktion um ihre Längsachse ermöglich wird. Danach wird der aerodynamisch gestaltete Hinterkantenabschnitt und ggf. auch die Vorderkante an der Hauptkonstruktion in ein oder mehrere Segmente befestigt. Die Segmente sind aus verhüllende Leichtstoffen herstellbar und lassen sich durch Klebstoffe und ggf. auch eine verhüllende Aussenschicht aus einer oder mehreren Fasermattenschichten oder Faserstrangen zusammenstellen, wobei die Fasern in ein Harz eingebettet sind und somit eine faserverstärkte Kompositenschicht bilden. Die den Hinterkantenabschnitt und auch den eventuellen Vorderkantenabschnitt bildenden Segmente sind gerade vor dem Zusammenbau mit der Hauptkonstruktion des inneren Rotorblattabschnitts formbar, können aber auch nachträglich zum Zusammenbau geformt werden.
-
Es ist auch möglich, die erwünschte Form des inneren Rotorblattabschnitts durch Formen des aerodynamisch gestalteten Abschnitts direkt an der Hauptkonstruktion zu erzielen. Dabei wird der Formteil an der Hauptkonstruktion oder um sie herum angeordnet, und ein geeignetes Polymermaterial, das sich ausdehnt und den zwischen der Hauptkonstruktion und dem Formteil gebildeten Hohlraum ausfüllt, wird zugegeben. Ein solcher aerodynamisch gestalteten Abschnitt kann als ein Kern angesehen werden und wird dann durch eine Aussenschicht überzogen, oder die Aussenschicht last sich als Aussenschicht während des Formungsverfahrens aufbauen.
-
Beschreibung der Zeichnung
-
Eine Ausführungsform der Erfindung wird jetzt als Beispiel und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist:
-
1 ein Rotorblatt einer Windturbine,
-
2 die Hauptkonstruktion eines inneren Rotorblattabschnitts auf einer Montagevorrichtung, und
-
3 ein inneres Rotorblattabschnitt auf einer Montagevorrichtung.
-
In der folgenden Beschreibung werden die Figuren eine nach dem anderen beschrieben, und die in den Zeichnungen dargestellten unterschiedlichen Teile und Lagen weisen in den unterschiedlichen Figuren gleiche Bezugszeichen auf. Nicht sämtliche, in einer Zeichnungsfigur angedeuteten Teile und Lagen werden unbedingt in Zusammenhang mit der betreffenden Figur diskutiert.
-
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
In 1 ist ein Rotorblatt 1 für eine Windturbine dargestellt. Der Rotorblatt 1 umfaßt einen inneren Rotorblattabschnitt 2 mit einem Wurzelende 3 und weist eine Grenzfläche 4 für einen außeren Rotorblattabschnitt 5 auf. Zwischen dem inneren Rotorblattabschnitt 2 und dem außeren Rotorblattabschnitt 5 an der Grenzfläche 4 ist ein nicht dargestelltes Verstellungslagersystem angeordnet. Der inneren Rotorblattabschnitt 2 umfaßt eine Hauptkonstruktion 6, an der eine Vielzahl von aerodynamisch gestalteten Segmenten 7 angeordnet ist, und die die Hinterkante 8 des innerem Rotorblattabschnitts 2 bilden. Die Vorderkante 9 des innerem Rotorblattabschnitts 2 ist durch die Hauptkonstruktion 6 selbst gebildet.
-
In 2 ist die auf einer Montagevorrichtung 10 ruhende Hauptkonstruktion 6 für den inneren Rotorblattabschnitt 2 dargestellt. Die Hauptkonstruktion 6 weist hier die Form einer kreisförmigen, konischen Struktur mit einem Wurzelende 3 und einem zweiten Ende mit einer Grenzfläche 4 für den nicht dargestellten außeren Rotorblattabschnitt 5 auf. Wenn die Hauptkonstruktion 6 auf der Montagevorrichtung 10 angeordnet ist, ist sie mit einer Vielzahl von Segmenten 7 montierbar, die insgesamt einen aerodynamisch gestalteten, inneren Rotorblattabschnitt 2 bilden. Die Montagevorrichtung 10 ist vorzugsweise in leicht transportierbare Sektionen aufteilbar, die dicht an oder direkt am Ort des Zusammenbaus des Rotorblattes 1 mit der Windturbine zusammengefügt werden können. Während des Transportes sind die unterschiedlichen Teile 5, 6, 7, 10 des Rotorblattes 1 nicht zusammengefügt, gewöhnlicher Straßentransport wird weniger problematisch und wird in einigen Fällen wieder eine Möglichkeit dank der Gesamtgröße der Rotorblätter, die jetzt kürzer und schmaler sind.
-
In 3 ist ein inneres Rotorblatt 2 auf einer Montagevorrichtung 10 dargestellt, wobei eine Vielzahl von Segmenten 7, die einen aerodynamisch gestalteten HinterkantenAbschnitt 8 bilden, angeordnet ist. Der innere Rotorblattabschnitt 2 wird in der Montagevorrichtung 10 gedreht, damit sich die Hinterkante aufwärts richtet. Diese Position eignet sich zum Verdecken der Segmente 7 und der Hauptkonstruktion 6 oder wenigstens eines Teils der Hauptkonstruktion 6 mit einer faserverstärkten Kompositen-Aussenschicht. Die unsichtbare Aussenschicht ist aus geeigneten Fasern und Harz und durch mehrere verschiedenen Verfahren herstellbar, sowie manuelles Auflegen, irgendeines Harztransferformen und andere Verfahren. Es ist auch möglich, die Segmente 7 durch Bogen oder Schalen aus Kunststoff oder anderen Materialien mit bevorzugten Spezifikationen zu verdecken.
-
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen begrenzt und läßt sich, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den nachstehenden Ansprüchen modifizieren und anpassen.
-
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
-
- US 2010/0028161 A1 [0003]
- EP 2018475 B1 [0004]
- WO 03/098034 A1 [0005, 0005]
- US 2009/0148291 A1 [0006]
