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Patent Searching and Data


Title:
WIND TURBINE ROTOR BLADE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/055502
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rotor blade for a wind turbine. The rotor blade comprises at least one rotor blade inner section (3) with a region for connecting to the rotor blade hub and at least one rotor blade outer section (2) with a rotor blade tip, wherein the rotor blade inner section (3) and the rotor blade outer section (2) are both made predominantly from a fiber-reinforced plastic, and wherein the rotor blade inner section (3) and the rotor blade outer section (2) are connected to one another by means of a connection device (4). In that context, the connection device (4) comprises an inner insert (5) at least partially enveloped in the fiber-reinforced plastic of the rotor blade inner section (3), and an outer insert (6) at least partially incorporated into the fiber-reinforced plastic of the rotor blade outer section (2), wherein the inner insert (5) and the outer insert (6) are connected to one another by means of a connection element (7).

Inventors:
SPIETH FALK (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/073095
Publication Date:
April 14, 2016
Filing Date:
October 07, 2015
Export Citation:
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Assignee:
WOBBEN PROPERTIES GMBH (DE)
International Classes:
F03D1/06
Domestic Patent References:
WO2011070137A12011-06-16
Foreign References:
US20120055020A12012-03-08
CN103470456A2013-12-25
CN102011711A2011-04-13
US20110299995A12011-12-08
Attorney, Agent or Firm:
EISENFÜHR SPEISER et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

Windenergieanlagen-Rotorblatt, mit:

einer Rotorblattiängsachse (17),

wenigstens einem Rotorblattinnenabschnitt (3) mit einem Ansch!ussbereich zur Rotorblattnabe und

wenigstens einem Rotorblattaußenabschnitt (2) mit einer Rotorblattspitze, wobei der Rotorblattinnenabschnitt (3) und der Rotorblattaußenabschnitt (2) jeweils im Wesentlichen aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sind, und wobei der Rotorblattinnenabschnitt (3) und der Rotorblattaußenabschnitt (2) durch wenigstens eine Verbindungsvorrichtung (4) miteinander verbunden sind, und wobei die wenigstens eine Verbindungsvorrichtung (4) umfasst:

einen zumindest teilweise in den faserverstärkten Kunststoff des Rotorblaüin- nenabschnitts (3) eingewickelten inneneinsatz (5) mit einer inneren Anlagefläche (10),

einen zumindest teilweise in den faserverstärkten Kunststoff des Rotorbiattau- ßenabschnitt (2) eingearbeiteten Außeneinsatz (6) mit einer äußeren Anlagefläche (20),

wobei der Inneneinsatz (5) und der Außeneinsatz (6) über die innere und äußere Anlagefläche {10, 20) und wenigstens ein Verbindungselement (7) miteinander verbunden sind,

wobei die innere Anlagefläche (10) und die äußere Anlagefiäche (20) parallel zueinander angeordnet sind und eine Ebene (30) bilden, die in einem Winkel (a) < 90°, insbesondere > 30° und < 80", zur Rotorblattiängsachse (17) angeordnet ist.

Windenergieanlagen-Rotorblatt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außeneinsatz (6) in den faserverstärkten Kunststoff des Rotorblattaußenab- schnitts (2) zumindest teilweise einlaminiert ist, insbesondere über ein Vakuuminfusionsverfahren einlaminiert ist.

Windenergieanlagen-Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement {7) durch eine in dem Inneneinsatz {5) vorgesehene Durchgangsbohrung (8) hindurch reicht und in einer in dem Außeneinsatz (6) vorgesehenen Sackbohrung (16) befestigbar ist. Windenergieanlagen-Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inneneinsatz (5) und/oder der Außeneinsatz (6) aus einem Gusswerkstoff und/oder aus einem Metall, hergestellt ist.

Windenergieanlagen-Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inneneinsatz (5) einen Wickelabschnitt aufweist, der voüständig in den Rotorbiattinnenabschnitt (3) eingewickelt ist, und einen Verbindungsinnenabschnitt aufweist, der gemeinsam mit dem Wickelabschnitt den Inneneinsatz (5) bildet und in dem das Verbindungselement aufgenommen ist.

Windenergieanlagen-Rotorblatt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Rotorblattinnenabschnitts (3) ein erster Innenraum (15) vorgesehen ist, und der Verbindungsinnenabschnitt (13) zumindest teilweise in dem ersten Innenraum angeordnet ist, insbesondere das Verbindungselement (7) in dem ersten bzw. zweiten Innenraum (15) angeordnet ist, derart, dass das Verbindungselement auswechselbar ist.

Windenergieanlagen-Rotorbiatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außeneinsatz (6) einen Laminierabschnitt (12) aufweist, der voüständig in den Rotorbiattauße nabschnitt (2) einlaminiert ist, und einen Verbindungsaußenabschnitt (14) aufweist, der gemeinsam mit dem Laminierabschnitt (12) den Außeneinsatz (6) bildet und in dem das Verbindungselement (7) aufgenommen ist.

Windenergieanlagen-Rotorbiatt nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Durchgangsbohrung und dem Verbindungselement (7) eine Dehnhülse angeordnet ist.

Verbindungsvorrichtung (4) zum Verbinden eines Rotorblattinnenabschnitts (3) mit einem Rotorblattaußenabschnitt (2) eines Windenergieaniagen-Rotorblatts (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend

einen in den Rotorblattaußenabschnitt (2) zumindest teilweise einzulaminierenden Außeneinsatz (6) mit einem Laminierabschnitt ( 2) und einer äußeren Anlagefläche (20),

einen in den Rotorbiattinnenabschnitt (3) zumindest teilweise einzuwickelnden Inneneinsatz (5) mit einem Laminierabschnitt (11) und einer inneren Anlagefläche (10), wenigstens ein durch den Inneneinsatz (5) hindurch reichendes und in dem Außeneinsatz (6) zu befestigendes Verbindungseiement (7),

wobei die äußere und die innere Anlagefläche {20, 10) eine Ebene (30) aufweisen, welche in einem Winkel (a) < 90°, insbesondere > 30° und < 80°, zu einer Rotorblattiängsachse (17) angeordnet sind.

10. Windenergieanlage mit wenigstens einem Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit wenigstens einer Verbindungsvorrichtung, vorzugsweise mit drei Rotorblättern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, jeweils mit wenigstens einer Verbindungsvorrichtung (4).

1 1. Verfahren zum Verbinden eines Rotorblattinnenabschnitts (3) mit einem Rotor- blattaußenabschnitt (2) eines Rotorblatts einer Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte:

Bereitstehen eines Außeneinsatzes (6), eines Inneneinsatzes (5) und wenigstens eines Verbindungselements (7),

zumindest teilweises Einlaminieren des Außeneinsatzes (6) in den Rotorblatt- außenabschnitt (2) und

zumindest teiiweises Einwickeln des Inneneinsatzes (5) in den Rotorblattin- nenabschnitt (3),

Verbinden des Rotorblattinnenabschnitts (3) mit dem Rotorblattaußenabschnitt (2) durch Einführen des wenigstens einen Verbindungselements (7) über den Inneneinsatz (5) in den Außeneinsatz (6) und Befestigen in dem Außeneinsatz (6).

Description:
Windenergieaniagen-Rotorblatt

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windenergieanlagen-Rotorblatt, eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Rotorblattinnenabschnitts mit einem Rotorblattaußen- abschnitt eines solchen Rotorblatts sowie eine Windenergleanlage. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Rotorblattabschnitts mit einem zweiten Rotorblattabschnitt.

Windenergieanlagen sind allgemein bekannt und beispielsweise wie in Figur 1 ausgestaltet. Für die Effizienz einer Windenergieanlage ist insbesondere die Größe des bzw. der Rotorblätter ein wichtiger Aspekt. Um auch bei schwachen Winden eine ausreichend hohe Effizienz der Windenergieanlage zu erzielen, weisen dabei heutzutage Windener- gieanlagen zunehmend größere Rotordurchmesser auf und somit auch längere Rotorblätter. Ein solches Rotorblatt weist beispielsweise eine Länge von 40 m und mehr auf. Bei solchen Größen gestaltet es sich zunehmend schwierig, diese Rotorblätter zu fertigen, zum Aufsteliungsort zu transportieren und an die Rotornabe der Windenergieanlage am Aufstellungsort anzubringen. Um diese Probleme zu vermeiden, sind bereits Rotorblätter bekannt, die ein geteiltes Rotorblatt aufweisen. Das Rotorblatt ist dabei wenigstens in Rotorblattlängsachse in zwei Teile unterteilt, nämlich in einen inneren Teil, den Rotor- blattinnenabschnitt, der an der Rotorblattnabe angebracht wird und in einen äußeren Teil, den Rotorblattaußenabschnitt, der eine Rotorblattspitze aufweist.

Solche in Richtung der Rotorbiattlängsachse geteilten Rotorbiätter weisen Verbindungs- Vorrichtungen zum Verbinden des Rotorblattinnenabschnitts mit dem Rotorblattaußenabschnitt auf. Die Verbindungsvorrichtungen sind dabei an hervorstehenden Stegen oder Ähnlichem vorgesehen. Dadurch wird eine an den einzelnen Rotorblattabschnitten wirkende Kraft in die hervorstehenden Stege umgeleitet, so dass ungünstige Kraftverhältnisse an der Verbindungsstelle wirken. Diese ungünstigen Kraftverhältnisse rufen lokale Biegemomente hervor, die zu einer Schädigung an der bzw. der Verbindungsstelle führen können. Zudem werden solche Verbindungsvorrichtungen üblicherweise nach dem Hersteilen der einzelnen Rotorblattabschnitte an die Rotorblätter angebracht, so dass, um die Verbindungsvorrichtung in dem jeweiligen Rotorblattabschnitt anzubringen, Material von dem Rotorblatt entfernt werden muss. Um hierbei präzise arbeiten zu können werden häufig teure Maschinen bzw. Geräte benötigt. Zudem benötigt das nachträgliche Einbringen der Verbindungsvorrichtungen oftmals viel Zeit, wodurch sich der Aufbau der gesamten Windenergieanlage verzögert. Somit gestalten sich die bislang bekannten Verbindungen als teuer und zeitaufwendig. In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert: EP 2 735 732 A2; DE 10 2013 205 965 A1 ; DE 38 79 287 T2; DE 10 2010 039 778 A1; EP 2 031 245 A2; DE 693 078 56 12 und DE 695 347 67 T2.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, wenigstens eines der oben genannten Probleme zu adressieren, insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, die die Verbindung von zwei Rotorblattabschnitten eines Rotorblatts einer Windenergieanlage bei gleichzeitiger Zeitersparnis beim Aufbau der Windenergieanlage weiter verbessert, insbesondere stabiiisiert. Zumindest soll eine alternative Lösung geschaffen werden. Zur Lösung der Aufgabe wird ein Windenergieanlagen-Rotorblatt gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.

Das Rotorblatt umfasst wenigstens einen Rotorblattinnenabschnitt mit einem Anschlussbereich zur Rotorblattnabe und wenigstens einen Rotorblattaußenabschnitt mit einer Rotorblattspitze. Dabei sind der Rotorblattinnenabschnitt und der Rotorblattaußenab- schnitt jeweils im Wesentlichen aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt und der Rotorblattinnenabschnitt und der Rotorblattaußenabschnitt sind durch wenigstens eine Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden. Dabei umfasst die wenigstens eine Verbindungsvorrichtung einen zumindest teilweise in den faserverstärkten Kunststoff des Rotorblattinnenabschnitts eingewickelten Inneneinsatz und einen zumindest teilweise in den faserverstärkten Kunststoff des Rotorblattaußenabschnitts eingearbeiteten Außeneinsatz. Der Inneneinsatz und der Außeneinsatz sind dabei über wenigstens ein Verbindungselement miteinander verbunden.

Der Inneneinsatz weist eine innere Anlagefiäche und der Außeneinsatz weist eine äußere Anlagefläche auf, welche parallel zueinander angeordnet sind und eine Ebene bilden, die in einem Winkel a von < 90° zur Rotorblattlängsachse angeordnet ist. Der Rotorb!attinnenabschnitt und/oder Rotorblattaußenabschnitt sind dabei insbesondere aus einem giasfaserverstärkten Kunststoff und/oder kohienstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt. Der Rotorblattinnenabschnitt und/oder Rotorblattaußenabschnitt ist dabei insbesondere durch ein Wickelverfahren oder ein Vakuum-Infusionsverfahren hergestellt. Die Verbindungsvorrichtung wird insbesondere bei dem Herstellungsprozess des jeweiligen Rotorblattabschnitts, also des Rotorblattinnenabschnitts und des Rotorblattaußenab- schnitts, integriert, also eingearbeitet, eingewickelt, eininfundiert oder einlaminiert. Der Inneneinsatz ist demnach Teil des Rotorblattinnenabschnitts und der Außeneinsatz Teil des Rotorblattaußenabschnitts. Das wenigstens eine Verbindungselement wird dabei separat in den Außeneinsatz bzw. Inneneinsatz eingeführt. Das wenigstens eine Verbindungselement ist demnach nicht Teil des Rotorblattinnenabschnitts und/oder Rotorblattaußenabschnitts. Das wenigstens eine Verbindungselement stellt die Verbindung zwischen dem Inneneinsatz und dem Außeneinsatz her, und somit zwischen dem Rotorblattinnenabschnitt und dem Rotorblattaußenabschnitt. Der Inneneinsatz und der Außenein- satz liegen nach der Verbindung so aneinander, dass die an dem Verbindungsbereich wirkende Kraft direkt von dem Inneneinsatz in den Außeneinsatz bzw. umgekehrt geleitet wird. Vorteilhafterweise findet somit nur eine geringe bzw. nahezu keine Kraftumleitung in dem Verbindungsbereich statt. Somit werden lokale Biegemomente verringert bzw. sogar vermieden. Schädigungen im Verbindungsbereich werden somit ebenfalls vermieden. Zudem können durch ein automatisiertes Wickelverfahren für verschiedene Windenergieanlagen unterschiedliche Rotorblätter mit einem an die Geometrie des Rotorblatts ange- passten Inneneinsatz und Außeneinsatz gefertigt werden, die den unterschiedlich wirkenden Lasten standhalten können. Die Fertigung eines solchen Rotorblatts ist zudem wenig zeitaufwendig. Insbesondere ist der Inneneinsatz in den faserverstärkten Kunststoff des Rotorbiattinnen- abschnitts zumindest teilweise eingewickelt. Insbesondere der Rotorblattinnenabschnitt ist über ein, insbesondere automatisiertes, Wickelverfahren hergestellt. Dabei werden Fasern um einen Körper bzw. Kern, der dem Rotorblattinnenabschnitt seine spätere Form gibt, gewickelt. Der Inneneinsatz wird dabei an einer vorbestimmten Position angeordnet und mit den Fasern eingewickelt. Die Fasern werden dabei straff, eng und mit einer hohen Maßgenauigkeit aneinander liegend positioniert, so dass der Rotorblattinnenabschnitt eine gute Qualität und lange Lebensdauer aufweist. Ein nachträgliches Anbringen einer Verbindungsvorrichtung durch spanende Verarbeitung ist demnach nicht mehr notwendig. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Außeneinsatz in den faserverstärkten Kunststoff des Rotorblattaußenabschnitts zumindest teilweise einlaminiert, insbesondere über ein Vakuuminfusionsverfahren einlaminiert. Durch das Vakuuminfusionsverfahren wird durch eine nahezu blasenfreie Tränkung der Fasern eine hohe Qualität des Rotor- blattaußenabschnitts sowie eine gute Reproduzlerbarkeit erzielt.

Vorzugsweise reicht das wenigstens eine Verbindungselement durch eine in dem Inneneinsatz vorgesehene Durchgangsbohrung hindurch und ist in einer in dem Außeneinsatz vorgesehenen Sackbohrung befestigbar. Das wenigstens eine Verbindungselement ist dabei insbesondere als Schraube oder Bolzen mit Gewinde o.a. ausgeführt. Über den Umfang des Rotorblatts in dem Verbindungsbereich sind insbesondere mehrere innen- und Außeneinsätze vorgesehen. Die Anzahl der Inneneinsätze entspricht dabei der Anzahl der Außeneinsätze. Es sind dabei ein Verbindungselement oder mehrere Verbin- dungseiemente in dem jeweiligen Inneneinsatz und/oder Außeneinsatz vorgesehen. Alternativ ist ein Inneneinsatz und ein Außeneinsatz in dem Rotorblattinnenabschnitt bzw. Rotorblattaußenabschnitt angeordnet. Der Inneneinsatz und der Außeneinsatz sind dabei mit mehreren Verbindungselementen verbunden, insbesondere mit mehr als einhundert Verbindungselementen. In der Sackbohrung ist insbesondere ein Innengewinde vorgesehen, in dem das Verbindungselement eingeschraubt wird und dadurch mit dem Außeneinsatz befestigbar ist. Durch die Verschraubungen werden der Rotorblattaußenabschnitt und der Rotorblattinnenabschnitt zusammengehalten.

Eine solche vergleichsweise einfache Konstruktion kann dadurch realisiert werden, dass der Außeneinsatz und der Inneneinsatz in den Rotorblattaußenabschnitt bzw. Rotorblattinnenabschnitt zumindest teilweise eingewickelt sind und somit fest in dem Rotorblattaußenabschnitt bzw. Rotorblattinnenabschnitt befestigt sind. Der Bereich, in dem das Ver- bindungseiement angeordnet ist, ist zumindest teilweise nicht eingewickelt. Zumindest der Bereich, in dem das Verbindungselement eingeführt wird ist weiterhin zugänglich, so dass ein Austausch des Verbindungselements möglich ist. Dadurch werden Reparaturarbeiten an dem Rotorblatt, insbesondere in dem Verbindungsbereich vereinfacht. Alternativ ist die Sackbohrung in dem inneneinsatz und die Durchgangsbohrung in dem Außen- einsatz vorgesehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Inneneinsatz und/oder der Außeneinsatz aus einem Gusswerkstoff und/oder aus einem Metall hergestellt. Dadurch, dass der Rotorblattinnenabschnitt und der Rotorblattaußenabschnitt im Wesentlichen aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt ist, kann eine bei Rotorblättern komplexe Struktur bei gleichzeitiger Leichtbauweise realisiert werden . Sind nur die Krafteinleitungselemente, aiso der Inneneinsatz und der Außeneinsatz aus einem Gusswerkstoff, insbesondere aus Gusseisen oder Stahiguss, oder Metali, insbesondere aus Stahl hergestellt, können die sich aus der Bauweise mit faserverstärkten Kunststoffen ergebenden Vorteile bei gleich- zeitig verhältnismäßig einfacher Konstruktion des Verbindungsbereichs weiterhin genutzt werden.

Zudem herrscht in einem solchen Verbindungsbereich ein multiaxialer Spannungszustand vor, der aus verschiedenen Spannungen wie Längs-, Quer- und Schubspannungen resuitiert. Metalle weisen dabei ein isotropes Werkstoffverhalten auf. Die Eigenschaften des Außeneinsatzes und des Inneneinsatzes sind demnach richtungsunabhängig. Dies ist bei dem vorherrschenden multiaxialen Spannungszustand besonders vorteilhaft. Faserverstärkte Kunststoffe weisen hingegen ein orthotropes Werkstoffverhaiten auf. Die Eigenschaften sind demnach richtungsabhängig. Einen optimalen Aufbau des faserverstärkten Kunststoff an dieser Stelle zu realisieren wäre daher extrem aufwendig und kompliziert.

Weiterhin lassen sich Materialien wie Gusseisen oder Stahl einfacher weiterverarbeiten als Faserverbundwerkstoffe. Insbesondere bei Bohrungen in Faserverbundwerkstoffen besteht die Gefahr, dass das Material beschädigt wird. Zudem können Bohrlöcher mit schlechter Qualität entstehen, die aufwändig per Hand nachbearbeitet werden müssen. Somit können die entsprechenden Bohrungen in dem aus Metali und/oder Gusswerkstoffen hergestellten Inneneinsatz und Außeneinsatz vorgesehen werden, ohne dabei auf die genannten Probleme zu stoßen. Eine aufwendige Nachbearbeitung wird somit vermieden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Inneneinsatz einen Wickel- abschnitt auf, der vollständig in den Rotorblattinnenabschnitt eingewickelt ist, und einen Verbindungsinnenabschnitt, der gemeinsam mit dem Wickelabschnitt den Inneneinsatz bildet und in dem das Verbindungselement aufgenommen ist. Der Wickelabschnitt und der Verbindungsinnenabschnitt sind demnach insbesondere einstückig ausgeführt. Der Wickelabschnitt und der Verbindungsinnenabschnitt weisen insbesondere verschiedene Geometrien auf. Die verschiedenen Ausführungen des Wickelabschnitts und des Verbindungsinnenabschnitts sind entsprechend an die jeweiiige Funktion des Wickelabschnitts bzw. des Verbindungsinnenabschnitts angepasst. Der Wickelabschnitt ist dabei zum Befestigen in den Rotorblattinnenabschnitt vorgesehen. Der Verbindungsinnenabschnitt zum Aufnehmen des Verbindungselements und zum Verbinden des Inneneinsatzes und des Außeneinsatzes und somit zum Weiterleiten der in dem Rotorblatt auftretenden Last. Der Wickelabschnitt ist dabei insbesondere länglich ausgeführt und in Richtung einer Rotorblattlängsachse angeordnet. Durch die längliche Ausführung und die Anordnung in Richtung der Rotorblattlängsachse ist ein ausreichend großer Bereich in den faserver- stärkten Kunststoff des Rotorblattinnenabschnitts eingewickelt, so dass der Inneneinsatz stabil in dem Rotorblattinnenabschnitt angeordnet ist.

Der Verbindungsinnenabschnitt ist bei einem einzigen inneneinsatz, der sich über den Umfang des Rotorblattinnenabschnitts erstreckt, insbesondere ringförmig ausgeführt und teilweise in den Rotorblattinnenabschnitt eingewickelt. Durch die ringförmige Ausfüh- rungsform wird der faserverstärkte Kunststoff beim einwickeln nicht beschädigt. Die Materialeigenschaften werden demnach nicht gestört. Der Verbindungsinnenabschnitt des Rotorbiattinnenabschnitts und ein entsprechend ausgeführtes Teil des Rotorblattau- ßenabschnitts liegen bei einer Verbindung der Rotorblattabschnitte aufeinander. Der Verbindungsinnenabschnitt weist dabei eine größere Materialstärke als der Wickelab- schnitt auf. Dadurch ist der Verbindungsinnenabschnitt besonders gut geeignet, um die an dem Verbindungsbereich des Rotorblattinnenabschnitts und des Rotorblattaußenab- schnitts auftretenden Kräfte aufzunehmen. Der Zugang zu dem Verbindungselement ist dabei insbesondere nicht in den Rotorblattinnenabschnitt eingewickelt. Dadurch ist das Verbindungselement auch noch nach dem Zusammenbau des Rotorbiattinnenabschnitts mit dem Rotorblattaußenabschnitt auswechselbar. Vorzugsweise ist innerhalb des Rotorblattinnenabschnitts ein erster Innenraum vorgesehen und innerhalb des Rotorblattau- ßenabschnitts ein zweiter Innenraum vorgesehen, und der Verbindungsinnenabschnitt bzw. Verbindungsaußenabschnitt ist zumindest teilweise in dem ersten bzw. zweiten Innenraum angeordnet, insbesondere das Verbindungselement ist in dem ersten bzw. zweiten Innenraum angeordnet, derart, dass das Verbindungselement auswechselbar ist. Dadurch, dass der Verbindungsinnenabschnitt und/oder Verbindungsaußenabschnitt in den ersten Innenraum bzw. zweiten Innenraum hinein ragt, ist dieser zugänglich und somit ist das darin angeordnete Verbindungselement auswechselbar. Der Verbindungsinnenabschnitt und/oder Verbindungsaußenabschnitt ist demnach zumindest teilweise innerhalb des Rotorblattinnenabschnitts bzw. innerhalb des Rotorblattaußenabschnitts angeordnet. Teilweise kann der Verbindungsinnenabschnitt und/oder Verbindungsaußenabschnitt in dem Rotorblattinnenabschnitt bzw. Rotorblattaußenabschnitt angeordnet sein. Dadurch wird die Umströmung des Rotorbiatts bzw. das aerodynamische Verhalten des Rotorblatts nicht durch die Verbindungsvorrichtung beeinflusst. Zudem ist die Verbin- dungsvorrichtung vor äußeren Einflüssen geschützt. Ein Auswechseln des Verbindungselements ist einfach zu realisieren. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Außeneinsatz einen Laminierabschnitt auf, der vollständig in den Rotorbiattaußenabschnitt einlaminiert ist, und einen Verbindungsaußenabschnitt, der gemeinsam mit dem Laminierabschnitt den Außeneinsatz bildet und in dem das Verbindungselement aufgenommen ist. Der Außeneinsatz ist dadurch im Wesentlichen über den Laminierabschnitt in dem Rotorbiattaußenabschnitt befestigt. Der Laminierabschnitt ist insbesondere ähnlich bzw. nahezu identisch zu dem Wickelabschnitt des Rotorblattinnenabschnitts ausgeführt, nämlich länglich und in Richtung der Rotorblattiängsachse angeordnet. Der Laminierabschnitt und der Verbindungsaußenabschnitt sind dabei insbesondere einstückig ausgeführt. Der Laminierabschnitt ist demnach vollständig in den Rotorbiattaußenabschnitt eingearbeitet und befestigt somit den Außeneinsatz in dem Rotorbiattaußenabschnitt. Der Verbindungsaußenabschnitt nimmt die am Verbindungsbereich auftretenden Kräfte auf. Der Verbindungsaußenabschnitt ist dabei bei einem Außeneinsatz, der sich über den gesamten Umfang des Ro- torblattaußenabschnitts erstreckt, insbesondere ringförmig ausgeführt. In einer alternati- ven Ausführungsform, nämlich wenn mehrere Innen- und Außeneinsätze über den Umfang des Blattinnenabschnitts bzw. des Blattaußenabschnitts verteilt sind, ist der Verbindungsinnenabschnitt und/oder der Verbindungsaußenabschnitt insbesondere zylinderförmig ausgeführt. in einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verbindungsinnenabschnitt eine innere Aniagefläche auf und der Verbindungsaußenabschnitt eine äußere Anlagefläche und die innere Aniagefläche und die äußere Anlagefläche sind parallel zueinander angeordnet. Durch die parallele Anordnung der inneren und der äußeren Anlagefläche zueinander, liegen diese bei einer Verbindung des Rotorblattinnenabschnitts und des Rotorblattau- ßenabschnitts genau aufeinander. Insbesondere liegen dabei die Durchgangsbohrung in dem Rotorblattinnenabschnitt und die Sackbohrung in dem Rotorbiattaußenabschnitt exakt übereinander, so dass das Verbindungselement problemlos durch die Durchgangsbohrung in die Sackbohrung eingeführt werden kann. Dadurch wird eine stabile Verbindung hergesteilt. Die innere und die äußere Anlagenfläche sind dabei insbesondere in einem von der Rotorblattiängsachse abweichenden Winkel angeordnet, insbesondere in einem Winkel zwischen 30° und < 90° (oder zwischen 30° und 80° oder zwischen 30° und 50°) in Relation zur Rotorblattiängsachse. Dadurch, dass die innere und äußere Anlagefläche eine Ebene bilden, welche in einem Winkel a zu der Rotorblattiängsachse angeordnet ist, ist auch eine Längsachse des Verbindungselementes in einem Winke! ß (z. B. < 60°, z. B. zwischen 10° und 45° oder zwischen 40° und 60°) zu der Rotorblatt- längsachse angeordnet. Die Längsachse des Verbindungselementes steht senkrecht auf der Ebene der Anlageflächen. Insbesondere weist das freie Ende des Verbindungsele- mentes in einen Innenraum des Rotorblattes hinein, so dass die Verbindungselemente aus dem Innenraum des Rotorblattes heraus gewartet bzw. erneuert werden können.

Durch Auswahl des Winkeis a wird auch der Winkel ß mit beeinflusst. Durch den Winkel ß wird bestimmt, ob und wie weit das freie Ende des Verbindungselementes in den Innen- räum des Rotorbiattes hineinragt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Durchgangsbohrung und dem Verbindungselement eine Dehnhülse angeordnet. Durch die Dehnhülse wird die Klemmlänge des Verbindungselements verlängert. Dadurch wird die Schraubenzusatz- kraft gesenkt. Beim Auftreten leichter Materiaiermüdungserscheinungen, wenn beispiels- weise das Material des Rotorblattinnenabschnitts und/oder des Rotorblattaußenab- schnitts etwas nachgibt, wirkt eine solche Dehnhülse der Materialermüdung entgegen. Materiaiermüdungserscheinungen werden somit reduziert.

Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Rotorblattinnenabschnitts mit einem Rotorblattaußenabschnitt eines Rotorblatts nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Das Rotorblatt umfasst einen in den Rotorblattaußenabschnitt zumindest teilweise einzuwickelnden Außeneinsatz, einen in den Rotorblattinnenabschnitt zumindest teilweise einzulaminierenden Inneneinsatz und ein durch den Inneneinsatz hindurch reichendes und in dem Außeneinsatz zu befestigendes Verbindungselement. Es ergeben sich somit die Zusammenhänge, Erläuterungen und Vorteile gemäß wenigstens einer Ausführungsform des beschriebenen Rotorblatts.

Zudem wird eine Windenergieanlage mit wenigstens einem Rotorblatt nach wenigstens einem der vorab beschriebenen Ausführungsformen mit einer Verbindungsvorrichtung, vorzugsweise mit drei Rotorblättern nach wenigstens einem der vorab beschriebenen Ausführungsformen mit einer Verbindungsvorrichtung vorgeschlagen. Es ergeben sich somit die Zusammenhänge, Erläuterungen und Vorteile gemäß wenigstens einer Ausführungsform des beschriebenen Rotorbiatts.

Zudem wird ein Verfahren zum Verbinden eines Rotorblattinnenabschnitts mit einem Rotorblattaußenabschnitt eines Rotorbiatts einer Windenergieaniage nach einem der vorab beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte Bereitstellen eines Außeneinsatzes, eines Inneneinsatzes und eines Verbin- dungseiements, zumindest teilweises Einlaminieren des Außeneinsatzes in den Rotor- blattaußenabschnitt und zumindest teiiweises Einwickeln des Inneneinsatzes in den Rotorblattinnenabschnitt. Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt des Verbindens des Rotorblattinnenabschnitts mit dem Rotorbiattaulienabschnitt durch Einführen des Verbindungselements über den Inneneinsatz in den Außeneinsatz und Befestigen in dem Außeneinsatz. Durch das Einwickeln des Inneneinsatzes und des Außeneinsatzes in den Rotorblattinnenabschnitt bzw. Rotorblattaußenabschnitt wird ein aufwändiges, nachträgliches Anbringen einer Verbindungsvorrichtung in den jeweiiigen Rotorblattabschnitten vermieden. Alternativ kann der Außeneinsatz auch in den Rotorblattinnenabschnitt und der Inneneinschnitt auch in den Rotorblattaußenabschnitt eingewickeit werden.

Nachfolgend wird die Erfindung exemplarisch anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Figur näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage schematisch in einer perspektivischen

Ansicht, und

Fig. 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Rotorbiatts in einem Ver- bindungsbereich.

Die Erläuterungen der Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Figur erfolgt im Wesentlichen schematisch und die Elemente, die in der Figur erläutert werden, können darin zur besseren Veranschaulichung überzeichnet und andere Elemente vereinfacht sein. Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 1 und einem Spinner 110 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Verbindungsbereichs eines Rotorbiatts 1 in einer Schnittansicht. Es ist ein Rotorblattaußenabschnitt 2 und ein Rotorblattinnenabschnitt 3 zu erkennen, die über eine Verbindungsvorrichtung 4 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsvorrichtung 4 weist einen Inneneinsatz 5 und ein Außeneinsatz 6 auf. Der Außeneinsatz 6 und der Inneneinsatz 5 sind durch eine Schraube 7 als Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements miteinander verbunden. Die Schraube 7 ist durch eine Durchgangsbohrung 8 in dem Inneneinsatz 5 durchgeführt und in einer in dem Außeneinsatz 6 vorgesehenen Sackbohrung 16 mit Innengewinde 9 verschraubt. Der Inneneinsatz 5 weist eine erste oder innere Anlagefiäche 10 und der Außeneinsatz 6 weist eine zweite oder äußere Anlagefläche 20 auf. Die Anlageflächen 10, 20 Hegen dabei plan aufeinander und bilden eine Ebene 30. Diese Ebene 20 ist in einem Winkel a (et > 20° und < 90°, z. B. 30° bis 80° oder 30° bis 50°) zur Rotorblattlängsachse 17 angeordnet. Der Inneneinsatz 5 weist einen Wickelabschnitt 1 1 und einen Verbindungsinnenabschnitt 13 auf. Der Wickelabschnitt 11 des Inneneinsatzes 5 ist dabei in den Rotorblattinnenab- schnitt 3 eingewickelt. In dem Verbindungsinnenabschnitt 13 ist die Durchgangsbohrung 8 mit der Schraube 7 vorgesehen. Die Durchgangsbohrung 8 führt dabei von einem (nnenraum 15 des Rotorblatts bis zur inneren Anlagefläche 10. Entsprechend weist der Außeneinsatz 6 einen Verbindungsaußenabschnitt 14 auf, der mit einem LaminierabschniU 12 verbunden ist. Der Laminierabschnitt 12 ist in den Rotorbiattaußenabschnitt 2 eingearbeitet, insbesondere einlaminiert. Der Verbindungsaußenabschnitt 14 des Befestigungselements 6 weist eine Sackbohrung 16 mit Innengewinde 9 auf. Die Sackbohrung 16 beginnt bei der äußeren Aniagefläche 20 des Außeneinsatzes 6 und endet in dem Verbindungsaußenabschnitt 14. In das Innengewinde 9 ist die Schraube 7 eingeschraubt, also die Schraube 7 ist demnach in dem Verbindungsaußenabschnitt 14 des Außeneinsatzes 6 befestigt. Durch die Schraube 7 ist der Inneneinsatz 3 und der Außeneinsatz 6 und somit der Rotorbiattaußenabschnitt 2 mit dem Rotorblattinnenabschnitt 3 verbunden. Die Schraube 7 weist dabei in den Innenraum 15 des Rotorblatts 1. Dadurch ist die Schraube 7 frei zugänglich und kann bei einer Schädigung oder innerhalb eines War- tungsintervalls ausgewechselt werden.

Die Schraube 7 weist eine Längsachse 7a auf, welche senkrecht zur Ebene 30 steht und in einem Winkel ß zu der Rotorblattiängsachse 17 angeordnet ist. Durch diesen Winkel ragt das freie Ende 7b der Schraube 7 aus dem Rotorblatt 1 heraus. Hierbei weist der Schraubenkopf 7b in ein Inneres in dem Innenraum 15 des Rotorblatts 1 hinein. Damit kann die Schraube 7 aus dem Innenraum 15 des Rotorblatts 1 heraus gewartet bzw. ersetzt werden. Dies hat ferner den Vorteil, dass die Schrauben 7 durch äußere Einflüsse innerhalb des Innenraums 15 des Rotorblatts 1 geschützt sind. Durch Auswahl der Winke! a und ß wird bestimmt, wie der Schraubenkopf 7a in den Innenraum hineinragt. Der Laminierabschnitt 2 des Außeneinsatzes 6 und der Wickelabschnitt 1 des Inneneinsatzes 5 sind jeweils als länglicher Teilkörper ausgeführt, der spitz zuläuft. Der Wickelabschnitt 11 und der LaminierabschniU 12 sind dabei im Wesentlichen entlang einer Rotorblattlängsachse 17 des Rotorblatts 1 in dem Inneneinsatz 5 bzw. Außeneinsatz 6 angeordnet. Durch diese Anordnung wird die an dem Verbindungsbereich auftretende Last nahezu ohne Umieitung, also in einer nahezu parallelen Anordnung zu der Rotorblattlängsachse 17 geleitet.

Da die Laminierabschnitte 12, 1 im Wesentlichen parallel zu der Rotorblattlängsachse 17 angeordnet sind, sind die innere Aniagefiäche und die äußere Anlagefläche, weiche eine Ebene 30 aufspannen, in einem Winkel a zu den beiden Laminierabschnitten 11 , 12 angeordnet. Der Winkel a ist hierbei kleiner als 90°.

Der Verbindungsinnenabschnitt 13 und der Verbindungsaußenabschnitt 14 ist jeweiis ringförmig ausgeführt. In einer alternativen Ausführungsform, nämlich wenn mehrere Innen- und Außeneinsätze über den Umfang des Blattinnenabschnitts bzw. des Blattaußenabschnitts verteilt sind, ist der Verbindungsinnenabschnitt und der Verbindungsaußenabschnitt insbesondere zylinderförmig ausgeführt. Der Verbindungsinnenabschnitt 13 und der Verbindungsaußenabschnitt 14 und der Wäckelabschnitt 11 bzw. Laminierab- schnitt 12 sind einstückig ausgeführt und bilden gemeinsam den Inneinsatz 5 bzw. Außeneinsatz 6.