DE29618525U1

DE29618525U1 - Blattflansch für Rotorblätter von Windkraftanlagen

Info

Publication number: DE29618525U1
Application number: DE29618525U
Authority: DE
Original assignee: AERODYN ENERGIESYSTEME GmbH
Current assignee: Aerodyn Engineering GmbH
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2006-10-25

Description

Die Erfindung betrifft einen Blattflansch für Rotorblätter von Windkraftanlagen.

Der Blattflansch von Rotorblättern stellt eine der höchstbelasteten Stellen einer Windkraftanlage dar. Die Struktur der Rotorblätter ist heute fast ausnahmslos aus Faserverbundfarbstoffen hergestellt, so daß für den Blattanschluß ein Übergang von einem Kunststoffmaterial des Blattes auf die meist aus Stahl gefertigten Teile einer Nabe gefunden werden muß.

Dabei stellt sich nun immer wieder das technische und insbesondere finanzielle Problem, daß hier unterschied-

1967

Bremen:	München:	Berlin-Brandenburg:	Düsseldorf:	Leipzig:	Kiel:	Alicante:
Holtata 32, D-2&OT Bremen	Frani-loscph-SlraBc 38	Helene- Ungc-Slraßc 3	Nei31crstraßc 5	Philipp-Roscnthal-Straßc 21	Niemannsweg 133	Plaza Calvo Solclo 1-2
P.O.B. 10 7127. D.2B071 Bremen	D-80801 München	&Ggr;&Mgr;4469 Potsdam	D-40593 Düsseldorf	D-04I03 Uipzig	D-24105 Kiel	fiS-03001 Alicante (Spanien)
IcIq)IlOIi (04 21) 3 4Ü MO	Tclcplnm [0 89) 34 70 80	'(l'k'phon (03 31)27 54 30	üliplloll (02 11)71 89 83	Telephon (03 41)9 60 29 77	Telephon«« 31) 8 40 75
Telefax (04 21) 3 49 17 68	Telefax (0 89)34 70 10	Telefax (03 31)2 75 43 21	Telefax (0211)7 18 27 50	Telefax (03 41)3103 25	Telefax (04 31)8 40 77
Telex 244 958bopatd	Telex 524 282 forbo il

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liehe Werkstoffeigenschaften aufeinandertreffen. In der Praxis sind hier die verschiedensten Lösungen realisiert worden, so z. B. einlaminierte Längsbolzen, Rovingschlaufen um Axialbolzen und eingesetzte Querbolzen mit eingeschraubten Längsbolzen (sogenannte IKEA-Verbindung).

Auch Klebeverbindungen sind bereits erprobt worden. Obwohl ein reiner Klebeanschluß sich am kostengünstigsten herstellen läßt, birgt dieser doch das hohe Risiko, das durch Streuung der Fertigung, unzureichende Klebeflächenvorbereitung, Fehlstellen im Klebespalt oder Umwelteinflüsse ein vollständiges Versagen der Verbindung eintreten kann und das Rotorblatt wegfliegt. Dies hat bei einigen Herstellern auch schon stattgefunden.

Um dieses zu vermeiden, wurde schon zusätzlich zu der Verklebung in Topfflansch eine Sicherung durch eingebohrte Querbolzen vorgesehen. Wenn diese Querbolzen im Fall des Kleberversagens die Last übernehmen müssen, ist das Laminat in diesem Bereich jedoch ca. zweimal so dick auszuführen, wie es bei einer reinen Verklebung erforderlich ist. Dies wirkt sich ungünstig auf die Dimensionierung des Blattflansches aus und ist kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Blattbefestigung zu schaffen, die die Kosten- und Dimensionierungsvorteile der Klebeverbindung wahrnimmt und dennoch die Verbindung sicher vor einem völligen Versagen schützt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des geltenden Hauptanspruches gelöst.

Insbesondere wird dadurch eine preisgünstige Kombination einer Klebung mit einer formschlüssigen Sicherung erreicht, ohne daß kostenaufwendige Laminataufdickungen und/oder Bolzenverbindungen in Kauf genommen werden müssen.

Das Laminat wird erfindungsgemäß nur so dick ausgeführt, wie es für die tragende Struktur erforderlich ist. Das Laminat wird dann im runden Anschlußbereich im Durchmesser verjüngt und ein innen eingebrachter Innenflansch mit den Innenflächen des Anschlußlaminates der Blattstruktur verklebt.

Dabei können dann noch zusätzlich beispielsweise am Anfang der Verjüngung die Wandstärken erhöht werden. Diese Wandstärkenerhöhung sind jedoch wesentlich geringer als die sonst notwendigen Aufdickungen und erstrecken sich radial über einen sehr viel kürzeren Bereich. In der Herstellung wird die Durchmesserverjüngung durch die geometrische Ausführung der Laminiernegativform vorgegeben. Eine Wandstärkenerhöhung kann dann durch einfache zusätzliche Verstärkungslagen erreicht werden.

Beim Verkleben der beiden Blatthalbschalen wird dann ein Innenflanschteil aus vorzugsweise Metall mit den Innenflächen des Anschlußlaminates der Blattstruktur verklebt. Nach dem Aushärten der Verklebungen und der daran folgenden Entformung des Blattes aus der Negativform kann ein Außenflansch mit aufgetragenem Kleber axial auf den Blattanschluß aufgezogen werden. Ein derartiger Außenflansch aus Metall kann jedoch auch durch eine Umwicklung des Anschlußbereiches von außen mit einem Faserverbundmaterial (Rovings) ausgeführt werden. Diese Bandage übernimmt dann die Aufgabe, die Blattschalen zusammenzuhalten und die aufgrund der äußeren Lasten auf-

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tretenden Tangentialkräfte aufzunehmen. Der Formschluß ist weiterhin gegeben.

Durch die großflächigen Verklebungen wenigstens des Innen- und ggf. des Außenflansches und durch die geometrischen Verhältnisse der formschlüssigen Verbindung ist ein vollständiges Versagen der Verbindung bei einer Zerstörung der Verklebung verhindert. Vielmehr wird der Kleber im wesentlichen auf Druck belastet und nicht, wie bei Verklebungen eines Standes der Technik, durch Scherkräfte wesentlich stärker belastet.

Zusätzlich läßt sich bei dieser Methode die Wandstärke des Blattlaminates im runden Anschlußbereich über den Umfang entsprechend der unterschiedlichen örtlichen Belastungen ausführen. Dies führt dazu, daß die Laminatstärke in der sogenannten Schwenkebene des Rotorblattes ca. nur noch halb so dick ausgeführt werden muß, wie in der Schlagebene. Diese Ausführung spart dadurch zusätzlich Material und Kosten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels .

Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Blattflansch nach einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt eines Blattflansches,

Fig. 3 den Blattflansch nach einem zweiten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, und

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Fig. 4 einen weiteren Querschnitt eines Blattflansches mit unterschiedlicher Wandstärke im Umfang.

In Fig. 1 sind das Blattlaminat 10 eines Rotorblattes, das sich in einen Bereich 12 im Durchmesser verjüngt, und ein Innenflansch 14 dargestellt, der eingebracht wurde, als das Blatt aus seinen beiden Halbschalen zusammengesetzt wurde. Der Innenflansch ist sich konisch erweiternd an der Innenseite des Blattlaminats angelegt. Zwischen Blattlaminat 10 und Innenflansch ist Kleber 16 in einer Klebefuge vorgesehen. Außen kann nun einen Außenflansch 2 0 ebenfalls mit einer Klebefuge auf das Blattlaminat aufgebracht werden. Durch Außen- und Innenflansch können sich Anschlußgewinde 18 für Bolzen zur Befestigung auf der Nabe erstrecken.

In der Fig. 2 ist der üblicherweise runde Querschnitt durch das Blattlaminat zu erkennen.

In der Fig. 3 ist in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung das Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem kein Außenflansch, sondern eine Außenbandage aus z. B. Rovings fest um das Blattlaminat gelegt ist, dargestellt. Die Klebung 16 wird sich nun nur zwischen Innenflansch 14 und Blattlaminat 10 befinden.

In der Fig. 4 schließlich ist dargestellt, wie das Blattlaminat dort wo es die Schwenkebene schneidet, dünner ausgeführt werden kann, während es dort, wo es die Schlagebene schneidet, also dort, wo es im wesentlichen parallel zu der Flachseite der Rotorblätter verläuft, dicker ausgeführt wird. Dazwischen ist ein kontinuierlicher Übergang der Wandstärke, entsprechend der Dimensionierungsanforderungen, gegeben.

Claims

• 'S A 5098 ANSPRÜCHE

1. Blattflansch für Rotorblätter von Windkraftanlagen, gekennzeichnet durch

eine im Anschlußbereich des Rotorblattes vorgesehene Verjüngung des Blattlaminates (10) im Durchmesser zur direkten Bewirkung eine Formschlusses mit einem entsprechend geformten Innenflanschstück (14), wobei zur Aufnahme der Schubbelastung weiter eine Klebeverbindung (16) vorgesehen ist.

2. Blattflansch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen sich trichterkonisch nach außen erweiterndes Innenflanschteil (14) aus Metall, das beim Verkleben der beiden Blatthalbschalen eingelegt und verklebt ist, wobei der Blattflansch mit einem aufgezogenen Außenflansch (20) zusätzlich verklebt ist.

3. Blattflansch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Innenf lanschteil (14) aus Metall, das in die

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beiden Blatthalbschalen beim Zusammenfügen eingelegt und verklebt wurde, wobei außen um den verjüngten Bereich des Blattlaminates (10) eine Außenbandage (22) umwickelt ist.

4. Blattflansch nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattlaminat (10) in der Schwenkebene nur mit einem Teil der Dicke in der Schlagebene ausgeführt ist.

5. Blattflansch nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke entsprechend den Tragerfordernissen an strukturell belasteten Stellen durch zusätzlich vorgesehene Verstärkungslagen vergrößert ist.