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Title:
METHOD FOR PRODUCING COMPONENTS OF A WIND TURBINE, IN PARTICULAR A ROTOR BLADE OF A WIND TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/141758
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a component of a wind turbine (100), in particular a rotor blade (200) of a wind turbine. A winding core (320) is provided on a rotatable shaft (310). A vacuum film (330) is positioned on the winding core (320). A component (350) to be produced is wound on the vacuum film (330) using a winding scrim. An outer mould (360) is positioned around the wound component. A vacuum infusion method is carried out and the infused resin is cured. In the method , a vacuum is generated between the vacuum film (330) on the winding core (320) and the inner face of the outer mould (360).

Inventors:
STOPS, Florian (Görickestraße 5, Staßfurt, Neundorf, 39418, DE)
BETHGE, Torsten (Rothenseer Straße 65 G, Magdeburg, 39124, DE)
Application Number:
EP2019/051106
Publication Date:
July 25, 2019
Filing Date:
January 17, 2019
Export Citation:
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Assignee:
WOBBEN PROPERTIES GMBH (Borsigstraße 26, Aurich, 26607, DE)
International Classes:
B29C70/44; B29C70/32; B29L31/08
Domestic Patent References:
WO2003035380A12003-05-01
Foreign References:
DE10304044A12004-08-05
DE2719773A11978-10-19
DE3716335A11988-12-01
DE102010026018A12012-03-08
DE102015204490A12016-09-15
DE102016110848A12017-12-14
EP2361752A12011-08-31
Attorney, Agent or Firm:
EISENFÜHR SPEISER PATENTANWÄLTE RECHTSANWÄLTE PARTGMBB et al. (Postfach 10 60 78, Bremen, 28060, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Windenergieanlage, insbesondere eines Windenergieanlagen-Rotorblattes, mit den Schritten:

Vorsehen eines Wickelkerns (320) auf einer drehbaren Welle (310),

Platzieren einer Vakuumfolie (330) auf dem Wickelkern (320),

Wickeln eines herzustellenden Bauteils (350) auf der Vakuumfolie (330) mittels eines Wickelgeleges,

Platzieren einer Außenform (360) um das gewickelte Bauteil (350),

Durchführen eines Vakuuminfusionsverfahrens,

Aushärten des infundierten Harzes,

wobei ein Vakuum zwischen der Vakuumfolie (330) auf dem Wickelkern (320) und einer Innenseite der Außenform (360) erzeugt wird, so dass das aufgewickelte Gelege gegen die Innenseite der Außenform (360) gepresst wird.

2. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Windenergieanlage nach Anspruch 1 , wobei

die Außenform (360) mehrteilig ausgestaltet ist.

3. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Windenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit dem Schritt:

Entfernen des Wickelkerns (320), bevor das Vakuuminfusionsverfahren durchge- führt wird.

4. Verfahren zum Hersteilen eines Bauteils einer Windenergieaniage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit dem Schritt:

Trennen des fertigen Bauteils (350), um getrennte Einzelsegmente vorzusehen.

5. Windenergieanlagen-Rotorblatt, mit

mindestens einem Bauteil, das durch ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 hergestellt ist.

Description:
Verfahren zum Herstellen von Komponenten einer Windenergieanlage, insbesondere eines Windenergieanlagen-Rotorblattes

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Komponenten einer Windenergieanlage.

Komponenten von Windenergieanlagen wie beispielsweise Teile der Rotorblätter der Windenergieanlage können mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden. Hierbei können die Teile oder Elemente der Windenergieanlage zumindest teilweise in einem Wi- ckelverfahren gewickelt werden. Hierbei werden textile Gelege um einen konturgebenden Kern gewickelt. Die Gelege können mit Harz getränkt sein, können als Prepreg ausgestaltet sein oder können als trockene Gelege verwendet werden.

Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung des Wickelverfahrens. Hierbei kann ein Wi- ckelkern 320 auf einer Welle 310 platziert sein. Die Welle 310 wird in Rotation versetzt, so dass auch der Wickelkern 320 rotiert. Ein Wickeigelege 500 kann dann auf den Wickelkern 320 aufgewickelt werden, um ein gewünschtes Bauteil 400 zu erhalten. Durch dieses Wi- ckeiverfahren kann erreicht werden, dass die Außenkontur des Wickelkerns 320 auf die Innenkontur bzw. die Innenseite des Bauteils übertragen wird. Dies kann jedoch dazu führen, dass eine Außengeometrie des Bauteils nicht die gewünschte Außenkontur erhält.

DE 27 19 773 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Rohkörpers. Ein Fasermaterial wird auf einen Kernform gewickelt und ein Außenmantel wird außen angebracht. Anschließend wird Luft abgesaugt und ein Imprägnierharz wird eingepresst. Der Rohkörper wird dann ausgehärtet und die Kernform wird aus dem Hohlkörper entfernt. Anschließend kann der Außenmantel mechanisch abgetragen werden.

In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent-und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert: DE 37 16 335A1 , DE 10 2010 026 018 A1 , DE 10 2015 204 490 A1 , DE 10 2016 1 10 848 A1 und EP 2 361 752 A1. Es ist eine Aufgabe der vorfiegenden Erfindung, die vorstehend angeführten Nachteile zu beheben. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur effektiveren Herstellung von Komponenten einer Windenergieanlage vorzusehen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Komponenten einer Windenergieanlage vorzusehen, bei welchem auch eine Außengeometrie des herzustellenden Bauteils ausreichend eben bzw. glatt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Windenergieanlage nach Anspruch 1 gelöst.

Somit wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Windenergieanlage, insbe- sondere eines Windenergieanlagen-Rotorblattes, vorgesehen. Ein Wickelkern wird auf einer drehbaren Welle vorgesehen. Eine Vakuumfolie wird auf dem Wickelkern platziert. Ein herzustellendes Bauteil wird auf der Vakuumfolie mittels eines Wickelgeleges gewickelt. Eine Außenform wird um das gewickelte Bauteil platziert. Ein Vakuuminfusionsverfahren wird durchgeführt und das infundierte Harz wird ausgehärtet. Hierbei wird ein Vakuum zwi- sehen der Vakuumfolie auf dem Wickelkern und der Innenseite der Außenform erzeugt, so dass das Gelege mittels des Vakuuminfusionsverfahrens gegen die Innenseite der Außenform gepresst wird, so dass eine glatte Außenoberfläche des gewickelten Teils erreicht wird.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Außenform mehrteilig ausgestal- tet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Wickelkern entfernt werden, bevor das Vakuuminfusionsverfahren durchgeführt wird. Dies ist vorteilhaft, weil damit der Wickelkern bereits anderweitig verwendet werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das fertige gewickelte Bauteil getrennt werden, um getrennte Einzelsegmente vorzusehen.

Die Erfindung betrifft den Gedanken, ein Verfahren zum Herstellen von Komponenten einer Windenergieanlage, insbesondere eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, vorzusehen. Dazu wird ein Wickelkern vorgesehen und ein Wickelgelege wird auf den Kern aufgewickelt. Anschließend wird eine Außenform auf dem gewickelten Gelege platziert und ein Vakuum wird erzeugt, so dass das Gelege mittels des Vakuuminfusionsverfahrens gegen die Innenseite der Außenform gepresst wird, so dass eine glatte Außenoberfläche des gewickelten Teils erreicht wird.

Optional kann vor dem Vakuuminfusionsverfahren der Wickelkern entfernt werden, so dass der Wickelkern zwischenzeitlich weiterverwendet werden kann. Durch das erfindungsge- mäße Verfahren können Wellen und Falten an der Außenseite bzw. Außenoberfläche des herzustellenden Bauteils vermieden werden, da auf Grund des Vakuuminfusionsverfahrens das Gelege gegen die Außenform gedrückt und damit gestrafft wird.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Außenform mehrteilig ausgestaltet sein, so dass das herzustellende Bauteil leicht entfernt werden kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das fertige Bauteil in verschiedene Einzelteile getrennt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage,

Fig. 2 zeigen schematisch verschiedene Schritte bei der Herstellung eines bis 9 Bauteils für eine Windenergieanlage,

Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer Außenform, welche von dem

Wickelkern entfernt wurde,

Fig. 1 1 zeigt eine schematische Darstellung eines gefertigten Bauteils,

Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung des Bauteils sowie einer mehrteiligen Außenform,

Fig, 13 zeigt eine schematische Darstellung eines mehrteiligen Bauteils, und

Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung der Herstellung eines Bauteils gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage. Die Windenergieaniage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättem 200 und einem Spinner 1 10 vorgesehen. Der Rotor 106 wird in Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt einen Generator in der Gondel 104 an, um elektrische Energie zu erzeugen. Das Rotorbiatt 200 weist mindestens ein Bauteil 350 auf, welches erfindungsgemäß hergestellt wird. Fig. 2 bis 9 zeigen schematisch verschiedene Schritte bei der Herstellung eines Bauteils für eine Windenergieanlage. In Fig. 2 ist eine Wickeleinheit 300 mit einer Welle 310 und einem Wickelkern 320 gezeigt. Durch Drehen der Welle 310 wird auch der Wickelkern rotiert. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann eine Vakuumfolie 330 um den Wickelkern 320 vorgesehen sein. Anschließend kann wie in Fig. 4 gezeigt ein Fließgitteraufbau 340 um die Vakuumfolie 330 vorgesehen sein.

Ein Gelege wird um den Wickelkern 320 mit der Vakuumfolie 330 und dem Fließgitteraufbau 340 umwickelt, so dass ein herzustellendes Bauteil 350 gewickelt wird. Das Bauteil 350 kann ein erstes Ende 351 und ein zweites Ende 352 aufweisen, wobei das zweite Ende 352 zumindest teilweise kegelförmig ausgestaltet sein kann. Wie in Fig. 6 zu sehen, wird eine Außenform 360 um den Wickelkern 320 und das gewickelte Bauteil 350 platziert. Da die Außenform mehrteilig ist, kann zunächst eine erste Halbschale der Außenform 360 platziert werden. Anschließend kann eine zweite Halbschale das restliche Bauteil 350 umgeben.

In Fig. 7 ist gezeigt, dass die beiden Halbschalen, welche die Außenform ausbilden, um das Bauteil 350 herum platziert sind. Diese sind zueinander vakuumdicht verschlossen. Die Vakuumfolie 330 wird mit der Außenform vakuumdicht verschlossen und bildet damit den infusionsraum, in welchen das Harz eingeführt werden kann.

Wie in Fig. 8 und 9 zu sehen, kann der Wickelkern 320 mit der Welle 310 komplett entfernt werden, so dass lediglich die Außenform 360 mit dem sich darin befindlichen Bauteil 350 übrig bleibt.

Wie in Fig. 10 zu sehen, kann die Außenform mit dem Bauteil entfernt werden und ein Vakuumänfusionsverfahren kann durchgeführt werden, um das Gelege des gewickelten Bauteils mit Harz zu infundieren. Anschließend kann das Harz ausgehärtet werden, so dass am Ende das fertige Bauteil 350 wie in Fig. 11 zu sehen erhalten wird. Wie in Fig. 12 zu sehen, kann die Außenform mindestens zweiteilig ausgestaltet sein. Optional kann die Außenform auch mehrteilig ausgestaltet sein.

Wie in Fig. 13 zu sehen, kann das Bauteil 350 mehrteilig ausgestaltet sein, indem das gewickelte Bauteil in Einzelteile getrennt wird. Gemäß der Erfindung wird somit eine Vakuumfolie 330 auf dem Wickelkern 320 platziert. Diese wird zur Außenform abgedichtet, die, wie oben beschrieben, in sich vakuumdicht ist. Eine weitere Vakuumfolie kann optional zwischen dem Bauteil und der Außenform vorgesehen sein, so dass ein Vakuum zwischen der Vakuumfolie und der Außenform erzeugt werden kann. Dies kann dazu führen, dass das gewickelte Gelege 350 sich nach außen entspannen kann. Optional kann der Wickelkern 320 entfernt werden, bevor Harz mittels des Vakuuminfusionsverfahrens in das gewickelte Gelege eindiffundieren kann. Dies ist erfindungsgemäß vorteilhaft, weil damit eine wellen- und faltenfreie Außenkontur des Bauteils erhalten werden kann.

Die Dicke des aufgewickelten Geleges ist typischerweise kleiner als der Abstand zwischen dem Wickelkern und der Innenseite der Außenform, so dass das Gelege gegen eine Innenwand der Außenform gepresst wird und es somit zu einem Spalt zwischen dem Gelege und der äußeren Wand des Wickelkerns 320 kommen kann. Somit wird das Gelege von innen nach außen gestrafft und der Wickelkern 320 kann auf einfache Art und Weise entfernt werden. Nachdem ein Vakuum zwischen der Vakuumfolie 330 und der Innenseite der Außenform 360 erzeugt worden ist, kann die Außenform 360 vom Wickelkern entfernt werden.

Der Wickelkern 320 kann dann zwischenzeitlich wiederverwendet werden, um ein weiteres Bauteil 350 herzusteilen.

Entsprechend der Geometrie der zu wickelnden Form kann die Außenform 360 einteilig ausgestaitet sein. Alternativ dazu kann die Außenform mehrteilig ausgestaltet sein, so dass die Einzelteile der Außenform separat entfernt werden können.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beispielsweise Blattanschlussbereiche eines Windenergieanlagen-Rotorblattes durch Preform-Segmente hergestellt werden. Diese Preform-Segmente können gemäß der Erfindung hergestellt werden. Damit kann vermie- den werden, dass die Bauteile Fehler in Form von Falten oder Stauchungen an der Außenkontur aufweisen. Dies wird erfindungsgemäß u. a. durch die Verwendung des Vakuuminfusionsverfahrens erreicht.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Verwendung einer (mehrteiligen) positiven Außen- form, um gewickelte Bauteile mit einer definierten Außengeometrie herzustellen.

Das herzustellende Bauteil kann gemäß der Erfindung innere und äußere Flanschaufdi- ckungen, Preform-Segmente und Innenrotorblätter darstellen, Alternativ dazu können Holmkästen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine effektive und fehlerfreie Herstellung von Rotorblattkomponenten. Insbesondere können Zuschnittkapazitäten und Bauteilformen eingespart werden. Des Weiteren kann die Passgenauigkeät der einzelnen Teile untereinander und zu angrenzenden Formen erheblich verbessert werden.