EYB, Enno (Im Brauereiviertel 56, Kiel, 24118, DE)
HOFMANN, Christoph (Bermpohlstrasse 22b, Bremen, 28757, DE)
POWERBLADES GMBH (Am Luneort 70, Bremerhaven, 27572, DE)
FAULKNER, Benn (Warlands Lane, Lower Dodpitts Farm, Ningwood Isle of Wight PO 30 4 NH, GB)
EYB, Enno (Im Brauereiviertel 56, Kiel, 24118, DE)
HOFMANN, Christoph (Bermpohlstrasse 22b, Bremen, 28757, DE)
0 Verfahren und Fertigungsform zur Fertigung eines Rotorblattes für eine Windenergieanlage
Patentansprüche 5 1. Fertigungsform zur Fertigung eines Rotorblattes für eine
Windenergieanlage, wobei das fertige Rotorblatt wenigstens in einem Bereich seiner Längserstreckung, zwischen einer Rotorblattwurzel und einer Rotorblattspitze, ein aerodynamisches Querschnittsprofil aufweist, das eine Profilvorderkanteo (Nase) und eine Profilhinterkante aufweist, die über eine
Saugseite und eine Druckseite des Querschnittprofils miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsform entlang wenigstens einer Trennfläche, die sich in Längsrichtung des Rotorblattes und zwischen der Profilvor-5 derkante und der Profilhinterkante unter gleichzeitiger Teilung der Saugseite und der Druckseite erstreckt, in einen Fertigungsformteil zur Fertigung eines die Profilvorderkante umfassenden Rotorblattteiles und in einen Fertigungsformteil zur Fertigung eines die Profilhinterkante umfassenden Rotorblatt-0 profilteils teilbar ist.
2. Fertigungsform nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfläche etwa lotrecht orientiert ist.
3. Fertigungsform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Fertigungsformteile sei- nerseits teilbar ist.
4. Fertigungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennfläche zur Teilung des teilbaren Fertigungsformteils etwa orthogonal zur Trennfläche zur Teilung der Fer- tigungsformteile orientiert ist.
5. Fertigungsform nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsform in zwei Fertigungsformteile teilbar ist, die beide ihrerseits jeweils derart noch einmal teil- bar sind, dass das in ihnen zu fertigende Rotorblattprofil etwa geviertelt erscheint.
6. Fertigungsform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei voneinander teilbare Fertigungsformteile über eine Art Gelenk miteinander verbunden bleiben.
7. Fertigungsform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass eines der Fertigungsformteile, trotz Teilung der Fertigungsform, wenigstens weitgehend zur Ausformung einer ungeteilten Profilvorderkante ausgebildet und vorgesehen ist.
8. Fertigungsform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Fertigungsformteile zu seiner Fertigungsformfortsetzung eine bei geteilter Fertigungsform montierbare und vor einer Zusammenführung der Fertigungsform demontierbare Formergänzung aufweist.
9. Fertigungsform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsform teilbar ist, um Rotorblatteile in den Fertigungsformteilen zu fertigen, und die Fertigungsformteile, vorzugsweise zu der vollständigen Fertigungsform, wieder zusammenführbar sind, um Rotorblatt- teile miteinander zu verbinden.
10. Fertigungsform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum passgenauen Anschluss von Fertigungsformteilen aneinander oder zueinander Füh- rungselemente, insbesondere Passstifte oder dergleichen, vorgesehen sind.
11. Fertigungsform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fertigungsformteile miteinan- der verbindbar, insbesondere verriegelbar, sind.
12. Fertigungsform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen voneinander getrennten Fertigungsformteilen eine Arbeitsplattform einbring- bar ist.
13. Fertigungsform nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf und ab bewegbare Arbeitsplattform im Trennungsbereich zweier Fertigungsformteile vorgesehen ist.
14. Verfahren zur Fertigung eines Rotorblatts mit einer Fertigungsform, vorzugsweise unter Verwendung einer Fertigungs- form nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsform geteilt wird, Rotorblattteile in Teilen der Fertigungsform gefertigt werden und die Fertigungsform wieder geschlossen wird, um die Rotorblattteile miteinander zu verbinden, vorzugsweise miteinander zu verkleben.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattteile mit einer Kunststofftechnik gefertigt wer- den.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kunststofftechnik wenigstens ein Harz und wenigstens eine Faserlage, insbesondere aus Glasfasern und/oder Kohle- fasern, verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spritzpresstechnik (Resin Transfer Moulding; RTM) verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Infusionstechnik (Resin Infusion Moulding; RIM) verwendet wird, insbesondere eine durch Vakuum unterstütze Infusionstechnik (Vacuum Assisted Resin Infusion; VAR).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laminiertechnik verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein vorgefertigter Gurt in wenigstens einen Teil der Fertigungsform eingebracht wird. - -
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Teile eines geteilten Gurtes in wenigstens zwei Teile der Fertigungsform eingebracht werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schließen der Fertigungsform wenigstens ein Steg in wenigstens einen Teil der Fertigungsform eingebracht wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum formschlüssigen Anordnen des Steges an einem Rotorblattteil wenigstens eine Aufnahme für den Steg vorgesehen wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme im Wesentlichen etwa in Form einer U- profilförmigen Schiene ausgebildet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Steg ein einfaches, vorgefertigtes Plattenelement eingebaut wird. |
0 Verfahren und Fertigungsform zur Fertigung eines Rotorblattes für eine Windenergieanlage
Beschreibung 5 Die Erfindung betrifft eine Fertigungsform zur Fertigung eines Rotorblattes für eine Windenergieanlage, wobei das fertige Rotorblatt wenigstens in einem Bereich seiner Längserstreckung, zwischen einer Rotorblattwurzel und einer Rotorblattspitze, ein aerodynamisches Querschnittsprofil aufweist, das eine Profilvorderkante (Nase)o und eine Profilhinterkante aufweist, die über eine Saugseite und eine Druckseite des Querschnittprofils miteinander verbunden sind.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fertigung eines Rotorblatts für eine Windenergieanlage. 5
Eine gattungsgemäße Fertigungsform ist zum Beispiel aus der WO2004/043679 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geteilte Fertigungo eines Rotorblatts derart zu verbessern, dass die Handhabung der
Fertigungsform erleichtert wird und das fertige Rotorblatt von dieser Erleichterung in seiner Qualität unbeeinträchtigt bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fertigungsform entlang wenigstens einer Trennfläche, die sich in Längsrichtung des Rotorblattes und zwischen der Profilvorderkante und der Profilhinterkante unter gleichzeitiger Teilung der Saugseite und der Druckseite erstreckt, in einen Fertigungsformteil zur Fertigung eines die Profilvorderkante umfassenden Rotorblattteiles und in einen Fertigungsformteil zur Fertigung eines die Profilhinterkante umfassenden Rotorblattprofilteils teilbar ist.
Erfindungsgemäß erfolgt die Teilung der Fertigungsform im Wesentlichen orthogonal zu der Teilung der weiter oben genannten bekannten Fertigungsform. Hierdurch ergeben sich Vorteile bei dem Trennungsvorgang der Fertigungsformteile und der Zusammenführung, wobei das fertige Rotorblatt ebenfalls Vorteile aufweisen kann, weil jeweils die Profilhinterkante und die Profilvorderkante im Ganzen gefertigt werden können.
Vorzugsweise ist dabei die Trennfläche etwa lotrecht orientiert, so dass das Profil in einer flachen Orientierung verbleibt. Dadurch können die Fertigungsformteile mit Vorteil auf derselben Ebene auseinander- und wieder zusammengerückt werden. Es wäre aber auch denkbar, das Profil so zu fertigen, dass das fertige Profil eher hochkant orientiert ist, wobei die Fertigungsformteile zu ihrer Tren- nung voneinander abgehoben und/oder verschwenkt werden könnten. Unter lotrecht wird insbesondere vertikal verstanden. Etwa lotrecht bedeutet insbesondere bis zu ± 15° von der Vertikalen, bevorzugt in der Vertikalen.
Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens einer der Fertigungsformteile seinerseits teilbar ist.
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Dies erleichtert mit Vorteil weiter die Handhabbarkeit der Formen und die Fertigung des Rotorblatts durch Segmentierung, wiederum ohne Qualitätseinbuße beim fertigen Rotorblatt.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Trennfläche zur Teilung des teilbaren Fertigungsformteils etwa orthogonal zur Trennfläche zur Teilung der Fertigungsformteile orientiert ist. Dadurch könnte insbesondere zusätzlich ganz oder abschnittweise eine Teilung wie bei der zitierten, bekannten Ferti- gungsform vorgesehen sein. Auch die zweite Trennfläche könnte sich somit im Wesentlichen in Längsrichtung des Rotorblattes erstrecken. Es wäre aber auch eine Querteilung der Fertigungsform und des Rotorblattes denkbar. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fertigungsform sieht vor, dass die Ferti- gungsform in zwei Fertigungsformteile teilbar ist, die beide ihrerseits jeweils derart noch einmal teilbar sind, dass das in ihnen zu fertigende Rotorblattprofil etwa geviertelt erscheint.
Wenigstens zwei voneinander teilbare Fertigungsformteile können über eine Art Gelenk miteinander verbunden bleiben, um das
Schließen der Form zu erleichtern.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass einer der Fertigungsformteile, trotz Teilung der Fertigungs- form, wenigstens weitgehend zur Ausformung einer ungeteilten Profilvorderkante ausgebildet und vorgesehen ist. Damit wird mit Vorteil ein Problem bekannter Fertigungsformen vermieden, dass die Fertigungsform eventuell in den Profilkantenbereichen nicht präzise genug bündig geschlossen wird, die Profilsegmente dadurch in diesen Bereichen nicht bündig miteinander verbunden werden und so Probleme der Aerodynamik oder der Haltbarkeit beim fertigen Rotorblatt in diesen Bereichen auftreten.
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Eine Weiterbildung der Fertigungsform sieht vor, dass wenigstens einer der Fertigungsformteile zu seiner Fertigungsformfortsetzung eine bei geteilter Fertigungsform montierbare und vor einer Zusam- menführung der Fertigungsform demontierbare Formergänzung aufweist, so dass Profilbereiche nahtlos über den eigentlichen Bereich des Fertigungsformteils hinaus gefertigt werden können, ohne dass dies das Schließen der Fertigungsform nach der Fertigung hindert.
Die Erfindung sieht nach einer Weiterbildung vor, dass die Fertigungsform teilbar ist, um Rotorblattteile in den Fertigungsformteilen zu fertigen, und die Fertigungsformteile, vorzugsweise zu der vollständigen Fertigungsform, wieder zusammenführbar sind, um Ro- torblattteile miteinander zu verbinden, so dass das Rotorblatt in der
Fertigungsform zusammengefügt und konfektioniert werden kann.
Zum passgenauen Anschluss von Fertigungsformteilen aneinander oder zueinander können Führungselemente, insbesondere Passstif- te oder dergleichen, vorgesehen sein. Fertigungsformteile können miteinander verbindbar, insbesondere verriegelbar, sein.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht mit Vorteil vor, dass zwischen voneinander getrennten Fertigungsformteilen eine Ar- beitsplattform einbringbar ist, die insbesondere das Befüllen der
Form mit Werkstoff für das zu fertigende Rotorblatt erleichtert. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass eine auf und ab bewegbare Arbeitsplattform im, vorzugsweise lotrechten Trennungsbereich zweier Fertigungsformteile vorgesehen ist. Die Arbeitsplattform ist vorzugsweise, zumindest temporär, Bestandteil der Fertigungsform.
Für ein Verfahren zur Fertigung eines Rotorblatts mit einer Ferti-
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gungsform, vorzugsweise unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Fertigungsform, das sich in selbstständiger Lösung der gestellten Aufgabe dadurch auszeichnet, dass die Fertigungsform geteilt wird, Rotorblattteile in Teilen der Fertigungsform gefertigt werden und die Fertigungsform wieder geschlossen wird, um die Rotorblattteile miteinander zu verbinden, vorzugsweise miteinander zu verkleben, wird auch selbstständiger Schutz beansprucht.
Bevorzugt werden die Rotorblattteile mit einer Kunststofftechnik ge- fertigt, vorzugsweise wird bei der Kunststofftechnik wenigstens ein
Harz und wenigstens eine Faserlage, insbesondere aus Glasfasern und/oder Kohlefasern, verwendet.
Insbesondere könnten für die Fertigung des Rotorblatts eine Spritzpresstechnik (Resin Transfer Moulding; RTM), eine Infusionstechnik (Resin Infusion Moulding; RIM) verwendet wird, insbesondere eine durch Vakuum unterstütze Infusionstechnik (Vacuum Assisted Resin Infusion; VAR) und/oder eine Laminiertechnik verwendet werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein vorgefertigter Gurt in wenigstens einen Teil der Fertigungsform eingebracht wird oder dass Teile eines geteilten Gurtes in wenigstens zwei Teile der Fertigungsform eingebracht werden.
Vor dem Schließen der Fertigungsform könnte wenigstens ein Steg in wenigstens einen Teil der Fertigungsform eingebracht werden, wobei vorzugsweise zum formschlüssigen Anordnen des Steges an einem Rotorblattteil wenigstens eine Aufnahme für den Steg vorge- sehen werden kann, insbesondere könnte die Aufnahme im Wesentlichen etwa in Form einer U-profilförmigen Schiene ausgebildet werden. Vorteilhaft kann als Steg ein einfaches, vorgefertigtes und
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kostengünstiges Plattenelement eingebaut werden.
Im Rahmen der Erfindung ist unter einer Trennfläche insbesondere auch eine Trennebene und/oder eine Stoßfläche zu verstehen, die gekrümmt und/oder gerade sein kann. Hierbei kann die Trennfläche auch teilweise gekrümmt und teilweise gerade sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich auch weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung in ihrem Umfang aber nicht beschränkt ist, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer vollständig geöffneten, noch leeren, erfindungsgemä- ßen Fertigungsform,
Fig. 2 den Querschnitt gemäß Fig. 1 bei teilweise mit Werkstoff bzw. Material für das zu fertigende Rotorblatt gefüllter Fertigungsform und
Fig. 3 den Querschnitt bei geschlossener Fertigungsform mit einem Profilquerschnitt eines Rotorblattes in ihrem Inneren.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer vollständig geöffneten, noch leeren, erfindungsgemäßen Fertigungsform.
Die Fertigungsform ist entlang zweier, zueinander orthogonaler Trennflächen 1 , 2, die sich jeweils in Längsrichtung der Fertigungsform in das Zeichnungsblatt hinein und aus diesem heraus erstrecken, in ihrem Querschnitt in vier Fertigungsformteile 3 bis 6 geteilt.
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Die Fertigungsformteile 3, 4 sind mit Hilfe von Rädern 7 an dem Fertigungsformteil 4 auf dem Erdboden 8 zu ihrer in Fig. 1 gezeigten Trennung auseinander fahrbar und in Richtung eines Pfeils 9 wieder zusammenfahrbar. An den Fertigungsformteilen 3, 4 sind die weite- ren Fertigungsformteile 5 bzw. 6 jeweils abklappbar über Gelenke
10, 11 angeordnet. Diese Fertigungsformteile 5, 6 sind in Fig. 1 in ihrer öffnungsstellung gezeigt und in ihrer Schließstellung, in der das Querschnittsprofil eines zu fertigenden Rotorblatts erkennbar wird, mit gestrichelten Linien 5', 6' angedeutet.
Zusätzlich sind an den Fertigungsformteilen 3 bis 6 ansetzbare und vor dem Verschließen der Fertigungsform wieder abnehmbare Formergänzungen 12 bis 16 angeordnet. Insbesondere die Formergänzung 16 dient dazu, einen nahtlosen, vollständigen Profilvorder- kantenbereich des Rotorblatts ausformen zu können.
Fig. 2 zeigt den Querschnitt der Fertigungsform aus Fig. 1 mit bereits einigem Material für ein Rotorblatt. Gleiche Bauelemente sind, wie auch in Fig. 3, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
In den Fertigungsformteilen 3 bis 6 sind insbesondere Schalenteile 17 bis 20 eines Rotorblattes bereits ausgeformt. Diese können bevorzugt mittels einer Vakuuminfusion unter Verwendung von Fasergelegen und Harz in den Fertigungsformteilen 3 bis 6 ausgebildet und geformt worden sein. Die Einbringung von Fasergelegen und die Ausbildung von Vakuumkammern wird durch die erfindungsgemäße Teilung der Fertigungsform in handlichere Fertigungsformteile 3 bis 6 erleichtert, ebenso wie die Handhabung der Rotorblattscha- lenteile 17 bis 20, insbesondere bei einem eventuellen Ausschuss nur in einem der Fertigungsformteile 3 bis 6. Die Verwendung von vorgeformten oder vorausgebildeten Teilen, insbesondere sogenannter Prepregs, in der erfindungsgemäßen Fertigungsform und
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bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist natürlich nicht ausgeschlossen.
Zudem sind in den Schalenteilen 17 bis 20 U-förmige Aufnahmen 21 für Stege 22 angeordnet oder angeformt, in die Stege 22 vor dem
Verschließen der Fertigungsform einfach eingesteckt und zum Beispiel verklebt werden können. Diese Aufnahmen 21 befinden sich vorzugsweise an Gurtteilen 23, die in die Fertigungsformteile 17 bis 20 eingelegt wurden.
Buchstaben X, Y, Z symbolisieren die zeitliche Reihenfolge, in der zunächst die Stege 22 eingesetzt werden, dann die Fertigungsformteile 5, 6 zugeklappt und schließlich die Fertigungsformteile 3, 4 zusammengefahren werden.
Fig. 3 zeigt die geschlossene Fertigungsform, in der ein Profilquerschnitt eines Rotorblatts zu erkennen ist. Es ist (übertrieben) angedeutet, dass die Schalenteile 18, 20 und 17, 19 jeweils über Verkle- bungslinien 24 miteinander verklebt sind und die Schalenteile 17, 18 zur Ausbildung einer Profilhinterkante mit Kleber 25 miteinander verklebt sind und die Schalenteile 19, 20 im Bereich einer ausgeformten Profilvorderkante mit Kleber 26 miteinander verklebt sind.
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