Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windenergieaniagen-Rotorblatt sowie eine Windenergieanlage.

Rotorbiätter moderner Windenergieanlagen können mittlerweile so iang sein, dass ein Transport des Rotorblattes in einem Stück nicht mehr möglich ist. Daher kann ein Rotorblatt einer Windenergieaniage mehrteilig ausgestaltet sein, so dass die jeweiligen Teile separat zur Baustelle angeliefert werden und dann dort zusammengesetzt werden.

WO 2017/085088 A1 zeigt ein Rotorblatt einer Windenergieanlage mit einer Blattinnenseite, einer Blattaußenseite und einem ersten und zweiten Rotorblattteil, welche mittels einer Befestigungseinheit in einer Teilungsebene miteinander befestigt sind. Die Befesti- gungseinheit weist einen Querbolzen sowie ein Stahlseil auf, welches durch ein Loch in den zweiten RotorbSattteil geführt wird und in der Klemmeinheit eingeklemmt ist. Das zweite Ende des Stahlseils ist in der ersten Klemmeinheit auf der Blattaußenseite eingeklemmt. Die zweite Klemmeinheit ist auf der Blattinnenseite vorgesehen.

In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert: DE 29 21 152 A1 , DE 10 2010 046 518 A1 , DE 10 2010 046 519 A1 und WO 2017/085 088 A1.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Windenergieaniagen-Rotorblatt sowie eine Windenergieanlage vorzusehen, welche eine verbesserte Verbindung der Teile eines mehrteiligen Windenergieanlagen-Rotorblattes ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Windenergieaniagen-Rotorblatt nach Anspruch 1 gelöst.

Somit wird ein Windenergieaniagen-Rotorblatt mit einer Blattaußenseite, einer Wandung, einer Blattinnenseite und mindestens einem ersten und zweiten Rotorblattteil vorgesehen. Das erste und zweite Rotorblatttei! werden mittels mindestens einer Befestigungseinheit in einer Teilungsebene miteinander befestigt. Die Wandung ist im Bereich des ersten Rotor- biatts ein Laminat mit mindestens einer Durchgangsbohrung Die Wandung ist im Bereich des zweiten Rotorbiatts ein Laminat mit mindestens einer Durchgangsbohrung. Die mindestens eine Befestigungseinheit weist ein Seil mit einem ersten und zweiten Ende sowie ein Spannelement auf. Das Spannelement ist mit dem ersten und zweiten Ende des Seils gekoppelt und ist dazu ausgestaltet, das Seil vorzuspannen. Das erste und zweite Ende des Seils sowie das Spannelement sind auf der Rotorblattinnenseite angeordnet.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die mindestens eine Befestigungs einheit Querbolzen in den ersten und zweiten Durchgangsbohrungen auf. Die Querboizen dienen dazu, das Seil umzulenken, so dass ein Abschnitt des Seils an der Rotorblattau- ßenseite anliegt und das erste und zweite Ende des Seils auf der Rotorblattinnenseite vor- gesehen ist.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine Nut in dem ersten und zweiten Rotorbiattabschnitt und im Bereich der Trennebene vorgesehen. Diese Nut ist an der Rotorblattaußenseite vorgesehen. Die mindestens eine Nut ist dazu ausgestaltet, das Seil der Befestigungseinheit zumindest teilweise aufzunehmen. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Querbolzen zumindest teilweise eine Gleitbeschichtung auf, um Reibung zwischen dem Seil und dem Querbolzen zu reduzieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrzahl von Zentrierbolzen vorgesehen, welche sowohl in dem Laminat des ersten Rotorblattteils als auch in dem Laminat des zweiten Rotorblattteils hineinragen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Querbolzen jeweils eine SeilfQhrung für das Seil auf.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Windenergieaniage mit mindestens einem oben beschriebenen Windenergieanlagen-Rotorblatt. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Montage eines Windenergieanlagen-Ro- torbiattes, welches eine Rotorblattwurzel, eine Rotorblattspitze, eine Wandung, eine Rotorblattinnenseite, eine Rotorblattaußenseite und zumindest ein erstes und zweites Rotorblattteil aufweist, weiches mittels mindestens einer Befestigungseinheit in einer Teilungsebene miteinander befestigt sind. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung betrifft einen Gedanken, zwei Bauteile (beispielsweise GFK-Bauteiie, glas faserverstärkte Kunststoff-Bauteile oder kohlenfaserverstärkte Kunststoff-Bauteile) eines Rotorblatts einer Windenergieanlage so zu verbinden, dass eine Wartung der Verbindung aus dem Inneren des Rotorblattes möglich ist. Zur Verbindung von zwei Bauteilen eines Windenergieanlagen-Rotorbiattes wird eine Befestigungseinheit vorgesehen.

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

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines mehrteiligen Windenergie- anlagen-Rotorblatts gemäß der Erfindung,

Fig. 3A zeigt eine schematische Schnittansicht einer Trennstelle von Fig. 2,

Fig. 3B zeigt eine schematische Draufsicht auf eine T rennstelle von Fig. 2,

Fig. 4A zeigt eine schematische Schnittansicht einer Trennstelle eines Rotorblattes, ^'

Fig. 4B zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Schnittstelle eines Rotor- biattes,

Fig. 5A zeigt eine schematische Schnittstelle einer T rennstelle eines Rotorblattes, und

Fig. 5B zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Schnittstelle eines Rotorblattes gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf dem Turm 102 auf. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättem 200 und einem Spinner 1 10 vorgesehen. Der aerodynamische Rotor 106 wird im Betrieb der Windenergieanlage durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und dreht somit auch einen Rotor oder Läufer eines Generators, welcher direkt oder indirekt mit dem aerodynamischen Rotor 106 gekoppelt ist. Der elektrische Generator ist in der Gondel 104 angeordnet und erzeugt elektrische Energie. Die Pitchwinkel der Rotorblätter 200 können durch Pitchmotoren an den Rotorbiattwurzeln der jeweiligen Rotorblätter 200 verändert werden. Fig. 2 zeigt eine schematische Darsteilung eines mehrteiligen Windenergieanlagen-Rotor- blatts gemäß der Erfindung. Das Rotorblatt weist eine Rotorblattwurzel 201 , eine Rotorblattspitze 202, eine Rotorblattvorderkante 203 und eine Rotorblatthinterkante 204 auf und besteht beispielsweise aus drei Teilen bzw. Abschnitten 210 - 230. Das Rotorblatt 200 weist eine Teilungsebene 200a auf. Die Rotorbiattteile 210 - 230 können beispielsweise mittels Befestigungseinheiten 300 und der Teilungsebene 200a aneinander befestigt werden. Der Abschnitt 230 kann zweigeteilt 231 , 232 ausgestaltet sein, wobei der erste Teil 231 an den ersten Abschnitt 210 und der zweite Teil 232 an den zweiten Abschnitt 220 befestigt ist. Das Rotorblatt 200 weist ferner eine Wandung 205, eine Rotorblattinnenseite 206 {auf der Innenseite der Wandung) und eine Rotorbiattaußenseite 207 auf. Das Rotorblatt 200 wird typischerweise hergestellt, indem zwei Halbschalen miteinander befestigt werden bzw. aneinander verklebt werden. Damit entsteht eine Rotorblattinnenseite 206 und eine Rotorbiattaußenseite 207, welches die äußere Oberfläche des Rotorblattes darsteilt. Fig. 3A zeigt eine schematische Schnittansicht einer Trennstelle von Fig. 2. Das Windener- gieanlagen-Rotorblatt 200 weist ein erstes und zweites Teil 210, 220 auf, weiche durch eine Trennstelle 200a voneinander getrennt sind. Das erste und zweite Rotorblattteil 210, 220 sind mittels mindestens einer Befestigungseinheit 300 aneinander bzw. miteinander befestigt. Die Wandung 205 im Bereich des ersten Rotorbiattteils weist erste Löcher 210b und die Wandung 205 des zweiten Rotorbiattteils weist zweite Löcher 220b auf. Diese Löcher bzw. Bohrungen erstrecken sich von der Rotorbiattaußenseite 207 (durch die Wandung 205 bzw. das Laminat an diesen Stellen) zu der Rotorblattinnenseite 206. Die ersten Löcher 210b sind in dem Laminat 210a der Wandung 205 des ersten Rotorbiattteils vorgesehen. Die zweiten Löcher 220b sind in dem Laminat 220a des zweiten Rotorbiattteils 220 vorgesehen.

Die Befestigungseinheit 300 weist ein Seil 310 oder eine Seilschlaufe 310 auf. Das Seil bzw. die Seiischlaufe 310 kann aus einem Hochmodulpolyester oder aus Glasfaser ausge- staitet sein oder kann ein Stahlseil darstellen. Die Befestägungseinheit 300 kann in den ersten und/oder zweiten Löchern 210b, 220b jeweils einen Querbolzen 320 aufweisen. Der Querboizen 320 kann der gleichmäßigen Verteilung der Seilkraft auf das jeweilige Laminat dienen. Die Befestigungseinheit 300 weist ferner ein Spannelement 330 auf, mit welchem das erste und zweite Ende 311 , 312 des Seiles verspannt bzw. vorgespannt werden können. Das Spannelement 330 kann beispielsweise als eine M24-Schraube mit entsprechen- der Mutter ausgestaltet sein. Die Befestigungseinheit 300 kann ferner Elemente 340 auf- weisen, welche die ersten und zweiten Enden 311 , 312 des Seils aufnehmen können. Das Spannelement 330 kann optional mit den Elementen 340 Zusammenwirken.

Optional kann zur weiteren Verbesserung der Verbindung zwischen dem ersten und zwei- ten Rotorblattabschnitt 210, 220 mindestens ein Zentrierbolzen 350 in dem Laminat 210a, 220a im Bereich der Trennstelle 200a vorgesehen sein.

Fig. 3B zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Trennstelle von Fig. 2. Das Seil 310 kann mittels der Querbolzen 320 durch die Löcher 210b, 220b geführt werden. Da die Querbolzen bzw. die Führung für die Seile zumindest teilweise gekrümmt ausgestaltet sind, kann sich das Seil 310 gut hieran anpassen.

Gemäß der Erfindung werden die Querboizen 320 in die Bohrungen 210b, 220b platziert. Optional kann mindestens eine Nut 208 in demjenigen Bereich des ersten und zweiten Rotorblattteils 210, 220 vorgesehen sein, welche zwischen den Bohrungen 210b, 220b und der Trennstelle 200a vorgesehen sind. In diese Nuten 208 kann das Seil 310 platziert wer- den. Dies ist vorteilhaft, weil das Seil 310 damit nicht über die Außenoberfläche des Rotorblattes übersteht. Damit kann verhindert werden, dass die Aerodynamik negativ beeinflusst wird.

Optional können die Querbolzen 320 bereits bei der Produktion des Rotorblattes eingesetzt und fixiert werden. Auf der Baustelle kann dann das erste und zweite Rotorblatttei! 210, 220 mittels der Zentrierbolzen 350 bzw. unter Berücksichtigung der Zierbolzen 350 miteinander verbunden werden, bevor das Seil 310 durch die Bohrungen 210b, 220b geführt und mittels des Spannelementes 330 vorgespannt wird. Die Vorspannung, welche durch das Spannelement 330 aufgebracht wird, kann beispielsweise mittels eines elektrischen Drehmomentschraubers erzeugt werden. Zur Überprüfung der Vorspannkraft kann das Spannelement 330 nachträglich erneut mit einem Drehmoment belastet werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auf dem Querbolzen 320 eine Gleitbeschichtung 321 vorgesehen sein, um eine Reibung zwischen dem Seil 310 und dem Querbolzen 320 zu reduzieren oder zu minimieren.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können mehrere Befestigungseinheiten 300 vorgesehen sein, wobei die Länge der Seile 310 sowie die Position der ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 310b, 320b variieren können. Fig. 4A zeigt einen schematischen Querschnitt einer Flanschverbindung und Fig. 4B zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Flanschverbindung gemäß der Erfindung.

Während gemäß den Figuren 3A und 3B eine Verbindung zwischen zwei Teilen des Rotorblattes beschrieben wurde, wird in Fig. 4A und Fig. 4B eine Flanschverbindung darge- stellt. ln dem Ausführungsbeispiei von Fig, 4A und 4B wird lediglich eine Hälfte der Befestigungseinheit von Fig. 3 verwendet, um ein Rotorblatt an einem Flansch zu befestigen. Die Befestigungseinheit 300 weist somit ein Befestigungsseil 310 auf.

In dem Ausführungsbeispiei von Fig, 4A und 4B bzw. 5A und 5B wird eine Verbindungs- stelle vorgesehen, welche im Wesentlichen auf Längsbolzen verzichten kann. Ein Seil 310 der Befestigungseinheit 300 wird um einen Querbolzen 320 in einer Durchgangsbohrung 210b in einem Laminat eines Rotorblattes geführt und zum einen an einem Bolzen und zum anderen an einem Spannelement 330 befestigt, wobei das Spannelement 330 zum Einieiten einer Vorspannung in das Seil 310 verwendet wird. Wie in dem Ausführungsbei- spiel von Fig. 3A und 3B kann mindestens ein Zentrierbolzen 350 vorgesehen sein.

Ein Teil 210 des Rotorblattes 200 kann mittels der Befestigungseinheiten 300 an einem Blattlager 270 befestigt werden. Optional können Zentrierboizen 350 als Zentrierhilfen vorgesehen sein. Ein erstes Ende 311 des Seiles 310 kann mittels eines Befestigungsbolzens 350 befestigt werden. Dazu kann eine Ausnehmung 372 in dem Blattlager vorgesehen sein, um das erste Ende 31 1 aufzunehmen. Für den Bolzen 360 ist eine Bohrung 273 vorgesehen. Der Bolzen 360 hält dann das erste Ende 31 1 des Seils.

Eine weitere Ausnehmung 271 ist vorgesehen, um ein Ende des Spannelementes 330 auf zunehmen. Das andere Ende des Spannelementes nimmt dann das zweite Ende 312 des Seils auf. Das Spannelement 330 dient dazu, eine Vorspannung auf das Seil aufzubringen. Der Querbolzen 320 kann eine Beschichtung 321 aufweisen, um die Gleitreibung zwischen dem Querbolzen 320 und dem Seil 310 zu reduzieren.

In dem Ausführungsbeispiei von Fig. 5A und Fig. 5B ist eine zweireihige Flanschverbindung dargestellt. Das erste Rotorblattteil 210 weist somit in Längsrichtung zwei ausgerichtete Löcher 210b auf, in welchen jeweils ein Querboizen 320 vorgesehen ist. Ferner sind zwei Seile 310 vorgesehen, weiche jeweils mit dem Spannelement 330 und dem Bolzen 360 gekoppelt sind. Die Seile 310 laufen jeweils um den Querbolzen 320 herum. Mittels der Nuten 208, welche die Seile 310 aufnehmen können, kann erreicht werden, dass kein Teil der Befestigungseinheit über die Außenoberfläche des Rotorblattes hinaus ragt.

Mit der erfindungsgemäßen Befestigungseinheit lässt sich die Dicke des Laminats im Be- reich der Trennstelle erheblich reduzieren, so dass das Gewicht der Rotorblätter insbesondere im Bereich der Trennstellen erheblich reduziert werden kann.

Mittels der erfindungsgemäßen Verbindungsmöglichkeiten von zwei Teilen eines Rotorblattes bzw. der erfindungsgemäßen Verbindungsmöglichkeit zwischen einem Blattlager und einem Rotorblatt kann auf eine übliche Querbolzenverbindung bzw. die sog. ikea-Ver- bindung (basierend auf Längsboizen, welche in Querbolzen eingeschraubt werden) ver zichtet werden. Erfindungsgemäß kann die benötigte Vorspannkraft für die Seile seitlich vom Laminat und damit auf der Blattinnenseite des Lagers erfolgen. Damit kann auf einen Blattadapter oder ein breites Laminat an der Anschlussstelle verzichtet werden.

Ferner kann das Gewicht im Bereich der Verbindungsstelle weiter reduziert werden, da die ansonsten notwendigen großen Öffnungen für die Platzierung von hydraulischen Spannzylindern oder Öffnungen für den Austausch der Längsbolzen entfallen können.

Für das Vorsehen der Vorspannung der Seile kann erfindungsgemäß ein normaler elektrischer Drehmomentschrauber seitlich vorgesehen sein. Damit kann auf hydraulische Spannzyiinder verzichtet werden. Während im Stand der Technik die Verwendung von Standardquerbolzen-Anschlüssen mit den sich darin verschraubten Längsbolzen eine Schwächung des Querbolzens bewirkt, muss dieser einen größeren Durchmesser aufweisen. Dies führt wiederum zu einer Verrin- gerung des Laminatquerschnitts, der zwischen benachbarten Querboizen übrig bleibt, Die Schwächung der Querbolzen wird erfindungsgemäß vermieden, wodurch dünnere Quer- bolzen verwendet werden können. Dies führt wiederum zu einer Reduzierung der notwen digen Laminatdicke im Bereich des Rotorflansches. Damit können derartige Rotorblätter günstiger gefertigt werden, benötigen weniger Material und dies führt zu einer Vergrößerung der inneren statischen Höhe im Falle einer Brennblatttrennstelle.

Wenn zweireihige oder mehrreihige Anschlussstellen vorgesehen werden, dann kann dies zu einer weiteren Reduzierung der Dicke des Flanschlaminates führen. Die Pressung aus der Vorspannkraft wird über zwei Querbolzen verteilt. Optional können Seile aus Hochmodulpolyester verwendet werden, wodurch die Seile eine hohe Dehnung aufweisen, welches sich vorteilhaft hinsichtlich der Ermüdungseigenschaften der Verbindung auswirkt.

Gemäß der Erfindung dienen die Querbolzen 320 dazu, die durch das Seil 310 erzeugten Kräfte in das Laminat 210a, 220a einzuleiten. Dazu kann es ausreichen, die Querbolzen schlank bzw. dünn auszugestalten. Dies ist möglich, weil die Querbolzen 320 nicht durch Biegemomente belastet werden. Die Querboizen 320 weisen zumindest einen Seilführungsabschnitt auf, um das Seil entsprechend zu führen. Damit kann die Seilpressung verbessert auf das Laminat 210a, 220a übertragen werden. Durch die erfindungsgemäße Aus- gestaltung der Verbindungseinheit kann eine Schwächung des Querbolzens und eine Bie gebeanspruchung des Querbolzens vermieden werden. Die erfindungsgemäße Befestigungseinheit ist vorteilhaft, weil sie lediglich eine Pressung der Querbolzen 320 gegen das Laminat aufgrund des vorgespannten Seils bewirkt. Dadurch, dass die Querbolzen dünner ausgestaltet werden können, führt dies auch zu einer Reduzierung der Laminatdicke im Bereich der Trennstelle 200a. Damit wird also somit weniger Material im Bereich der Trennstelle benötigt.

Die in die Durchgangsbohrungen 210b, 220b eingeführten Querbolzen 320 dienen somit einer verbesserten Lastverteilung im Bereich der Trennstelle 200a.

Erfindungsgemäß wird somit ein mehrteiliges Rotorblatt vorgesehen, welches vorteilhafter- weise im Bereich der Trennstelle zwischen dem ersten und zweiten Rotorblattteii eine reduzierte Laminatdicke aufweist, ohne die Stabilität der Verbindung zu gefährden.

Die erfindungsgemäßen Querboizen 320 dienen als eine Lastverteileinheit,