DE102007044899A1

DE102007044899A1 - Verfahren zur Bildung einer Naht

Info

Publication number: DE102007044899A1
Application number: DE102007044899A
Authority: DE
Inventors: Sjef Van Breugel; Jan Willem Bakhuis; Andrew Billen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: LM Wind Power AS
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2008-04-03
Also published as: US7824592B2; DK178409B1; CN101149041B; DK200701351A; CN101149041A; US20080075603A1

Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zur Bildung einer Verbindung zwischen einer ersten und zweiten Schale eines Flügels. Das Verfahren weist die Schritte der Bildung eines Hohlraums (1448) zwischen der ersten und zweiten Flügelschale und das Einfüllen eines Klebemittels (500) in den Hohlraum (1448) auf, um eine Naht zwischen der ersten und zweiten Flügelhälfte zu bilden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Bildung von Nähten zwischen zwei miteinander zu verbindenden Komponenten und insbesondere, die Bildung einer Naht zwischen zwei Rotorflügelschalen einer Windenergieanlage.
Windenergie hat in den vergangenen Jahren als eine alternative Energiequelle viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Windräder werden genutzt, um die kinetische Windenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Zu diesem Zweck haben Windräder der Nutzklasse Rotoren, die gewöhnlich mit drei riesigen Rotorflügeln ausgerüstet sind, um dem Wind die kinetische Energie zu entziehen. Typische Längen für diese Rotorflügel variieren zwischen 10 und 100 Metern. Es gibt verschiedene Rotorflügel-Bauformen, aber Typischerweise bestehen Rotorflügeln aus faserverstärkten Materialien, d.h. Glasfaser, Kohlefaser, organische Aramidfasern oder ähnliche. Weiterhin haben Windturbinen-Rotorflügel Typischerweise einen Composit-Aufbau, d.h. der Flügelkörper wird aus zwei Flügelschalen hergestellt, die miteinander verbunden sind.
Das vorliegende Verfahren zum miteinander Verbinden der Flügelschalen ist wie folgt. Ein geeignetes Klebemittel wird auf die Oberfläche einer oder beider Flügelschalen aufgebracht, die dann miteinander in Kontakt gebracht werden, d.h. durch das Auflegen der Schalen aufeinander. Somit wird eine nicht kontrollierte Kraft genutzt, um die Flügel schalen zusammenzusetzen. Diese herkömmliche Prozedur sorgt nur für eine minimale Kontrolle der zwischen den beiden Flügelschalen gebildeten Naht. Weiterhin ist eine große Menge an Klebemittel erforderlich, was die Kosten und das Gewicht der Rotorflügel erhöht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf das oben Gesagte wird ein Verfahren zur Bildung einer Verbindung zwischen einer ersten und einer zweiten Schale eines Flügels geschaffen. Das Verfahren weist die Schritte der Bildung einer Aushöhlung zwischen der ersten und der zweiten Flügelschale und dem Einfüllen eines Klebemittels in die Aushöhlung zur Bildung einer Naht zwischen der ersten und zweiten Flügelschale auf.
Weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die abhängigen Ansprüche, die Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen deutlich.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung einer Naht zwischen einer ersten und einer zweiten Flügelschale geschaffen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte der Ausbildung einer ausgedehnten Vertiefung zumindest in der ersten Flügelhälfte; das Anfügen der zweiten Flügelhälfte an die erste Flügelhälfte, so dass durch die genannte Nut ein Hohlraum zwischen den ersten und zweiten Flügelhälften gebildet wird; und der Injektion oder Infusion eines Klebemittels in den Hohlraum, um zwischen der ersten und der zweiten Flügelhälfte eine Naht auszubilden.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung einer Verbindung zwischen einer ersten und zweiten Schale eines Flügels geschaffen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte der Bildung einer Nut in mindestens der Flügelschalen, die Abscheidung eines expandierbaren Klebemittels in der genannten Rinne, die Ablage der zweiten Flügelschale auf der ersten Flügelschale, so dass zwischen der ersten und der zweiten Flügelschale eine Aushöhlung gebildet wird, die ein expandierbares Klebemittel enthält; die Expansion des expandierbaren Klebemittels um zwischen den ersten und zweiten Flügelschalen eine Naht zu bilden.
Beide Verfahren der vorliegenden Erfindung sorgen gemäß den unterschiedlichen Aspekten für eine bessere Kontrolle bei der Bildung der Naht zwischen den zusammenzusetzenden Teilen. Insbesondere wird das Klebemittel in der sich beim Zusammensetzen der Flügelschalen bildenden Aushöhlung geführt und zurückgehalten. Weiterhin kann die Größe und die Form des Querschnittes der Aushöhlung im Hinblick auf die zusammensetzenden Teile und die Belastung auf diese Teile während des Betriebs der Flügel vorherbestimmt werden. Damit sorgt die Erfindung für eine bessere Steuerung des Prozesses der Bildung einer Naht. Zusätzlich kann die Menge des verwendeten Klebemittels reduziert werden, so dass Kosten und Gewicht der Rotorflügel eingespart werden können.
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schale für die Rotorflügel einer Windkraftanlage bereitgestellt. Die Flügelschale beinhaltet eine im Bereich der Naht gebildete Vertiefung so, so dass die Vertiefung eine Aushöhlung bildet, wenn sie mit einer komplementären Schale abgedeckt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine ausführliche, die Ausführbarkeit sicherstellende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsform derselben, wird für den Fachmann im verbleibenden Teil der Beschreibung genauer dargestellt, einschließlich der Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren, in welchen:
1 eine schematische Ansicht einer Windturbine ist.
2 einen Rotorflügel für ein Windrad zeigt.
3 eine Querschnittsansicht, einer in 2 entlang der Linie A-A gezeigten Rotorflügel, ist.
4 eine Querschnittsansicht der Flügelschale eines Rotorflügels entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
5 Details der Flügelschalen entsprechend verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 Details der Flügelschalen entsprechend verschiedener weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 eine Querschnittansicht einer Anordnung entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ein Verfahren entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ein Verfahren entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 eine Querschnittsansicht einer Anordnung zeigt, die in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
11 ein Verfahren entsprechend noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nun wird im Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, von denen eine oder mehrere in den Figuren veranschaulicht werden. Jedes Beispiel wird durch Erklärung der Erfindung bereitgestellt und ist nicht als Einschränkung der Erfindung gemeint. Zum Beispiel können die als Teil einer Ausführungsform beschriebenen und veranschaulichten Beispiele bei oder in Verbindung mit anderen Ausführungsformen genutzt werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Variationen beinhaltet.
1 ist eine schematische Ansicht einer Windkraftanlage 100. Die Windkraftanlage 100 hat einen Mast 110, auf dem ein Maschinengehäuse 120 befestigt ist. Typischerweise umgibt das Maschinengehäuse 120 einen elektrischen Generator, ein Getriebe und eine Anlagensteuervorrichtung (nicht gezeigt). An einem Ende des Gehäuses 120 ist ein Windrad zur Umwandlung der kinetischen Windenergie in Rotationsenergie befestigt. Der Windrotor beinhaltet eine auf rotierbare Art an das Gehäuse 120 befestigte Drehscheibe 130, so dass diese um eine horizontale Achse rotieren kann. Weiterhin sind an der Drehscheibe 130 drei Rotorflügel 140 befestigt. Typischerweise sind die Rotorflügel 140 um ihre Longitudinalachse drehbar, so dass der Neigungswinkel der Rotorflügeln angeglichen werden kann.
2 zeigt einen Rotorflügel 140 eines Windrads 100 detaillierter. Der Rotorflügel 140 hat einen Flügelkörper 1410, der sich zwischen dem Flügelansatz 1420 und dem Ende der Spitze 1430 in eine Longitudinale oder spannweitige Richtung der Rotorflügel 140 erstreckt. Typischerweise besteht der Flügelkörper 1410 aus einem faserverstärktem Material, d.h. Glasfaser, Kohlefaser, organische Aramidfasern oder ähnlichem. Die Rotorflügel 140 wird an der Drehscheibe 130 an dem Ansatzabschnitt 1420 der Flügel befestigt. Der Flügelkörper weist weiterhin eine vordere Kante 1440 und eine hintere Kante 1450 auf. Falls die Rotorflügel einen Kompositaufbau aufweist, sind die oberen und unteren Flügelschalen typischerweise entlang der vorderen und hinteren Kanten 1440, 1450 der Flügel zusammengefügt, so wie es unten erklärt werden wird.
3 ist eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Rotorflügels entlang der Linie A-A. Darin ist gezeigt, dass sich der Flügelkörper 1410 zwischen der vorderen Kante 1440 und der hinteren Kante 1450 in einer Sehnen richtung A-A erstreckt. Der Flügelkörper 1410 wird aus einer ersten Flügelschale 1412 und einer zweiten Flügelschale 1414 gebildet, die an den vorderen und hinteren Kanten 1440, 1450 zusammengefügt werden. Auf die erste und zweite Flügelschale 1412, 1414 kann auch als die erste bzw. zweite Flügelhälfte Bezug genommen werden. Die erste und zweite Hälfte des Flügelkörpers 1410 werden an der vorderen und der hinteren Kante 1440 bzw. 1450 miteinander verbunden, so dass die Naht 1445 der vorderen Kante und die Naht 1455 der hinteren Kante gebildet werden. Typischerweise werden die Nähte durch die Verwendung eines geeigneten Klebstoffs wie Polyurethan, Epoxyharze, Vinylester, Methacrylat oder Kombinationen derselben gebildet. Weiterhin wird innerhalb des Flügelkörpers 1410 ein Holm 1460 geschaffen, um den Widerstand gegen Verbiegung und/oder Torsion des Flügelkörpers 1410 unter der Windbelastung zu vergrößern. Weiterhin wird ein Scherrahmen 1470 geschaffen, um eine vergrößerte Widerstandsfähigkeit des Flügelkörpers 1410 gegenüber Scherkräften unter Windbelastung zu erbringen. Typischerweise, ohne darauf beschränkt zu sein, bestehen sowohl der Holm 1460 als auch der Scherrahmen 1470 aus faserverstärktem Material, d.h. Glasfaser, Kohleglasfaser, organische Aramidfasern oder ähnliche gemacht. Weiterhin können der Holm 1460 und/oder der Scherrahmen 1470 an eine oder beide Flügelschalen 1412, 1414 gebunden werden. Entsprechend müssen Nähte zwischen dem Holm 1460 und/oder dem Scherrahmen 1470 und mindestens einer der ersten und zweiten Flügelschalen 1412, 1414 gebildet werden. Natürlich kann die vorliegende Erfindung angewendet werden, um diese Nähte des Holms 1460 und/oder des Scherrahmens 1470 zu bilden. Holm 1460 und Scherrahmen 1470 sind optional, aber typische Merkmale der Rotorflügel eines Windrads. Jedoch sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung auch ohne Bereitstellung eines Holms 1460 und/oder eines Scherrahmens 1470 ausgeführt werden kann.
4 ist eine Querschnittsansicht einer Flügelschale eines Rotorflügels entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Darin wird die Anordnung der Flügelschale 1412 unter Anwendung der vorliegenden Erfindung detaillierter gezeigt. Eine vergrößerte Ansicht der vorderen Kante 1440 der Flügelschale 1412 zeigt, dass die Flügelschale 1412 eine Kontaktoberfläche 1442 hat, die so konfiguriert ist, dass sie mit einer ähnlichen Kontaktoberfläche der anderen Flügelhälfte in Kontakt ist. Eine Vertiefung 1444 wird in der Kontaktoberfläche 1442 gebildet und erstreckt sich in Richtung einer gewünschten, zu bildenden Naht, d.h. in die spannweitige Richtung der Flügel vom Ansatz zur Spitze. Typischerweise wird die Vertiefung 1444 als eine längliche Vertiefung mit einem runden, halbkreisartigen oder halbelliptischen Querschnitt gebildet. Jedoch können andere Querschnittsformen, d.h. polygonal oder dreieckig, falls anwendbar, genutzt werden. Weiterhin können die Breite, Tiefe und/oder die Form der Vertiefung 1444 über deren gesamte Länge konstant sein, sie kann aber, falls gewünscht, auch variieren. Eine ähnliche Vertiefung 1454 an der hinteren Kante wird am hinteren Randabschnitt 1450 der Flügelschale 1412 bereitgestellt. So wie auf der linken Seite von 4 gezeigt wird die Vertiefung 1450 der hinteren Kante in der Kontaktoberfläche 1452 des hinteren Kantenabschnitts 1454 der Flügelschale 1412 gebildet. Natürlich können die obige Erklärung im Hinblick auf die Vertiefung der vorderen Kante auch auf die Vertiefung der hinteren Kante angewendet werden.
5 zeigt Details der Flügelschalen entsprechend der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Auf der linken Seite von 5 ist der vordere Kantenabschnitt 1440 der Flügel gezeigt. Darin grenzen die erste Flügelschale 1412 und die zweite Flügelschale 1414 an ihren entsprechenden Kontaktoberflächen aneinander an. Jede der Flügelschalen 1412, 1414 hat eine darin gebildete Vertiefung 1444. Da die Vertiefungen 1444 aufeinander ausgerichtet sind, bilden sie im Abschnitt der vorderen Kante 1440 der Flügel eine Aushöhlung 1448. Eine ähnliche aber etwas andere Ausführungsform ist auf der rechten Seite von 5 gezeigt. Darin hat nur die erste Flügelschale 1412 eine darin gebildete Vertiefung 1444, wobei die zweite Flügelschale 1414 keine solche Vertiefung aufweist. Jedoch wird noch immer eine Aushöhlung 1448 gebildet, wenn die erste Schale 1412 mit der zweiten Flügelschale 1414 abgedeckt wird. Obwohl hierin im Detail nicht gezeigt, sollte klar sein, dass ähnliche Aushöhlungen im Abschnitt 1450 der hinteren Kante der Flügel 140 gebildet werden können, vorausgesetzt dass mindestens eine Vertiefung 1455 der hinteren Kante in der ersten und/oder zweiten Flügelschale vorliegt.
6 zeigt Details der Flügelschalen entsprechend verschiedener weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die auf der linken Seite von 6 gezeigte Ausführungsform ist der auf der rechten Seite von 5 gezeigten Ausführungsform ähnlich. Jedoch wird eine weitere Injektionsöffnung 1446 geschaffen, wobei sich die Injektionsöffnung zwischen der Aushöhlung 1448 und der äußeren Atmosphäre erstreckt. In der in 6 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die Injektionsöffnung 1446 von der Aushöhlung 1448 gegen die äußere Oberfläche der Flügelschale 1412. Jedoch ist es auch möglich, dass sich die Injektionsöffnung 1446 von der Aushöhlung 1448 aus gegen die innere Oberfläche der Flügelschale 1412 erstreckt. Entsprechend einer weiteren Anordnung kann sich die Injektionsöffnung 1446 von der Aushöhlung 1448 gegen die innere und/oder äußere Oberflächen gegenüber die inneren und/oder äußeren Oberflächen der zweiten Flügelschale 1414 erstrecken. Wenn sich eine Naht bildet, wird ein Klebemittel in die Aushöhlung 1448 durch die Injektionsöffnung 1446 injiziert. Deshalb wird die exakte Position und Anordnung der Injektionsöffnung 1446 durch die zur Injektion des Klebemittels verwendete Spritze bestimmt. Zum Beispiel kann die Mündung der Injektionsöffnung 1446 spezifisch angepasst werden, um die Düse der Spritze aufzunehmen. Weiterhin können spezifisch gestaltete Stopfen bereitgestellt werden, um die Injektionsöffnung 1446 zu schließen, nach dem das Klebemittel injiziert worden ist. Es sollte auch bedacht werden, dass der Zugang zur Injektionsöffnung 1446 leichter ist, wenn diese auf der äußeren Oberfläche der Flügelschale 1412 lokalisiert ist. Jedoch können die aerodynamischen Eigenschaften der Flügel durch die Injektionsöffnung 1446 verschlechtert werden, was auf die Lokalisierung der Injektionsöffnung 1446 auf der inneren Oberfläche der Flügelschale 1412 als eine interessante Alternative hindeutet.
Auf der rechten Seite von 6 wird ein anderes Merkmal entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Darin erstreckt sich die Entlüftungsöffnung 1447 zwischen der Aushöhlung 1448 und der inneren Oberfläche der Flügelschale 1412. Natürlich kann sich die Entlüftungsöffnung 1447 alternativ oder zusätzlich von der Aushöhlung 1448 gegen die äußere Oberfläche der Flügelschale 1412 erstrecken. Entsprechend einer flachen weiteren An ordnung kann sich die Entlüftungsöffnung 1447 von der Aushöhlung 1448 gegen die inneren und/oder äußeren Oberflächen der zweiten Flügelschale 1414 hin erstrecken. Eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 1447 dienen der Ausleitung von Luft oder Gas aus der Aushöhlung 1448 während des Prozesses der Bildung der Naht. Insbesondere drückt das Klebemittel die in der Aushöhlung enthaltene Luft weg, wenn das Klebemittel in die Aushöhlung 1448 injiziert wird, welche daraufhin wiederum durch die Entlüftungsöffnungen 1447 durchgelassen wird. Auch kann es sein, dass das in die Aushöhlung injizierte Klebemittel ausgasen muss, so dass eine beträchtliche Menge an Gas innerhalb der Aushöhlung 1448 erzeugt wird. Solches Gas kann durch die Entlüftungsöffnungen 1447 ausgeleitet werden. Typischerweise ist der Durchmesser der Entlüftungsöffnungen 1447 kleiner, und noch Typischerweise beträchtlich kleiner, als der Durchmesser einer Injektionsöffnung 1446.
Obwohl die obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf den vorderen Kantenabschnitt 1440 der Flügel diskutiert wurden, wird der Fachmann leicht verstehen, dass ähnliche Anordnungen auf die anderen Abschnitte, wo Nähte gebildet werden, angewendet werden können. Besonders ähnliche Bauformen mit Vertiefungen und/oder Injektionsöffnungen und/oder Entlüftungsöffnungen können auf solche Abschnitte wie den hinteren Kantenabschnitt, den Holm und/oder den Scherrahmen angewendet werden.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Anordnung entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Darin wird die Aushöhlung 1448 nicht durch eine Vertiefung oder Furche innerhalb einer oder beider Flügelschalen 1412, 1414 gebildet, sondern sie wird durch eine zusätzliche Abdeckung 1441, die auf die Innenseite der ersten und zweiten Flügelschalen 1412, 1414 angeheftet sind, gebildet, um die Aushöhlung 1448 zu bilden. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Ende der Abdeckung 1441 durch eine vakuumdichte Dichtung 1443 abgedichtet. So wird die Aushöhlung 1448 für die Vakuuminfusion eines Klebemittels angepasst. Für diesen Zweck wird eine Infusionsöffnung 1446 in der äußeren Oberfläche der Flügelschalen gebildet. Das Klebemittel 500 kann in die Aushöhlung 1448 durch Vakuuminfusion eingegossen werden. Natürlich kann die Aushöhlung 1448 auch mit einem Klebemittel durch eine Injektionstechnik befüllt werden, wobei in diesem Fall die Öffnung 1446 als Injektionsöffnung dient. Weiterhin können Entlüftungsöffnungen (nicht gezeigt) entweder in den Flügelschalen 1412, 1414 oder der Abdeckung 1441 bereitgestellt werden, falls eine Klebemittelinjektionstechnik ausgewählt wird.
8 zeigt ein Verfahren entsprechend einer Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt (a) entsprechend dieses Verfahrens wird ein expandierbares Klebemittel 500 in einer in der Flügelschale gebildeten Vertiefung 1444 abgeschieden. Nachfolgend wird in Schritt (b) die zweite Flügelschale auf die erste Flügelschale gesetzt, so dass eine Aushöhlung, in welcher das expandierbare Klebemittel 500 in einem nicht ausgedehnten Zustand 510 enthalten ist, gebildet wird. Nachfolgend wird das Klebemittel 500 in Schritt (c) durch Anwendung eines Expansionsmittels ausgedehnt. Zum Beispiel kann das expandierbare Klebemittel 500 ausgedehnt werden indem es UV-Licht und/oder Hitze ausgesetzt wird. Zusätzlich oder alternativ kann auf das Klebemittel entweder vor oder nach dem Schritt (b) ein Treibmittel und/oder ein chemisches Härtungsmittel angewendet werden. Zum Beispiel können durch die Injektionsöffnungen 1446 ein Treibmittel und/oder ein chemischer Härter in die Aushöhlung 1448 injiziert werden. Schließlich kann in Schritt (d) das Klebemittel durch Befüllung der Aushöhlung 1448 und Bildung einer wohldefinierten Naht zwischen den ersten und zweiten Flügelschalen 1412, 1414 in einem ausgedehnten Zustand 520 sein. Typischerweise wird das expandierbare Klebemittel ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Polyurethan, Epoxyharzen, Vinylestern, Methacrylate und irgendeiner Kombination derselben. Jedoch sind auch andere als die im Stand der Technik beschriebenen expandierbaren Klebemittel und Expansionsverfahren wohl bekannt und können innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
9 zeigt ein Verfahren entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt (a) werden die erste und zweite Flügelschale 1412, 1414 aufeinander gesetzt, um eine Aushöhlung 1448 auf die oben beschriebene Weise zu bilden. Eine Injektionsöffnung 1446 der oben beschriebenen Anordnung wird in einer äußeren Oberfläche der ersten Flügelschale 1412 bereitgestellt. Wie oben beschrieben kann die Injektionsöffnung 1446 auch auf einer inneren Oberfläche der Flügelschale 1412 oder auf einer inneren oder äußeren Oberfläche der zweiten Flügelschale 1414 lokalisiert sein. Nachfolgend wird eine Spritze 800 an die Mündung der Injektionsöffnung 1446 in Schritt (b) angesetzt. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Spritze 800 einen Klebemitteltank 810, der eine Klebemittelmenge 500 beinhaltet, eine Düse 820, die so angepasst ist, dass sie in die Injektionsöffnung 1446 passt und eine Pumpe 830, die angepasst ist um das Klebemittel 500 in die Aushöhlung 1448 zu pumpen. Natürlich können auch andere ge eignete Anordnungen der Spritze 800 angewendet werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Eine Kraft F wird auf die Pumpe 830 angewendet, um den Kolben (nicht gezeigt) nach unten zu drücken, und das Klebemittel 500 in die Aushöhlung 1448 zu injizieren. Schließlich füllt im Schritt (c) das injizierte Klebemittel 500 die Aushöhlung 1448, um eine wohldefinierte Naht 1445 zwischen der ersten und zweiten Flügelschale 1412, 1414 zu bilden. Während der Injektion wird das Klebemittel jede Luft oder jedes Gas innerhalb der Aushöhlung 1448 verdrängen. Deshalb kann eine Entlüftungsöffnung 1447 aus der oben beschriebenen Anordnung vorgesehen werden. So kann die Luft oder das Gas innerhalb der Aushöhlung 1448 durch die Entlüftungsöffnung abgeleitet werden, wenn das Klebemittel 500 in die Aushöhlung 1448 injiziert wird. Typischerweise wird das Klebemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyurethan, Epoxyharzen, Vinylestern, Methylacrylat oder irgendeiner Kombination derselben. Jedoch sind im Stand der Technik auch andere Klebemittel und Injektionsverfahren als die oben beschriebenen bekannt und können innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Obwohl die Injektion eines Klebemittels in die Aushöhlung 1448 oben beschrieben wurde, sollte klar sein, dass auch andere Techniken zum Befüllen der Aushöhlung 1448 mit Klebemittel angewendet werden können. Besonders die Infusion ist so eine Technik, die im Stand der Technik wohl bekannt ist. Wenn die Infusions-Technik angewendet wird, wird an der Aushöhlung 1448 ein Vakuum angelegt, so dass das Klebemittel in die Aushöhlung 1448 gezogen wird. Mit anderen Worten, das Klebemittel 500 wird durch das Anlegen eines Vakuums an die Aushöhlung 1448 in diese infundiert.
10 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung, die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wurde. Darin wird ein Schlauch 900 mit einer Düse 910 innerhalb der zwischen der ersten und zweiten Flügelschale 1412, 1414 gebildeten Aushöhlung 1448 angelegt. Der Schlauch 900 wird innerhalb der Aushöhlung 1448 auf eine zurückziehbare Weise eingelegt. Zum Beispiel kann zwischen dem Schlauch 900 und der Oberfläche der Vertiefung 1444 ein Abstand vorgesehen werden, d.h. der Querschnittsfläche des Schlauches 900 ist kleiner als die Querschnittsfläche der Aushöhlung 1448. Zusätzlich oder alternativ kann ein Gleitmittel auf der äußeren Oberfläche des Schlauches 900 und/oder den Oberflächen der Vertiefungen 1444, 1454 abgeschieden werden, so dass das Zurückziehen des Schlauches 900 erleichtert wird. Die Verwendung des Schlauches 900 wird nun mit Bezugnahme auf 11 erklärt.
11 zeigt ein Verfahren entsprechend einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Darin ist in Schritt (a) die flache Aufsicht einer Rotorflügel 140 gezeigt. In dem in Schritt (a) gezeigten Herstellungszustand, sind die erste und zweite Flügelschale aufeinander gesetzt. Weiterhin wird ein Schlauch 900 innerhalb der durch die Vertiefungen der vorderen Kante 1444 gebildeten Aushöhlung 1448 eingelegt. Die Düse 910 des Schlauches 900 ist an dem Endabschnitt 1430 der Spitze der Flügel 140 lokalisiert und der Schlauch 900 erstreckt sich nach unten zum Ansatzabschnitt 1420. In den Schritten (b) und (c) ist gezeigt wie der Schlauch 900 innerhalb der Aushöhlung 1448 zurückgezogen wird, während gleichzeitig ein Klebemittel 500 in die Aushöhlung 1448 durch den Schlauch 900 injiziert wird. Der fachmännische Leser wird verstehen, dass die Rückzugsgeschwindigkeit des Schlauches und die Pumprate des Klebemittels aneinander angeglichen wurden, so dass die Aushöhlung mit dem Klebemittel 500 verlässlich gefüllt wird. Schließlich wird in Schritt (d) innerhalb der Aushöhlung 1448 auf kontrollierte Weise eine wohldefinierte Naht 1445 gebildet.
Obwohl die obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen diskutiert wurden und im Hinblick auf den vorderen Kantenabschnitt 1440 der Flügel gezeigt wurden, wird durch den fachmännischen Leser leicht zu verstehen sein, dass ähnliche Anordnungen auf andere Abschnitte angewendet werden können, wo Nähte zu bilden sind. Besonders ähnliche Bauformen mit Vertiefungen und/oder Injektionsöffnungen und/oder Entlüftungsöffnungen können auf solche Abschnitte wie den hinteren Kantenabschnitt, den Holm und/oder den Scherrahmen angewendet werden.
Es wird ein Verfahren zur Bildung einer Verbindung zwischen einer ersten und zweiten Schale eines Flügels geschaffen. Das Verfahren weist die Schritte der Bildung einer Aushöhlung 1448 zwischen der ersten und zweiten Flügelschale und das Einfüllen eines Klebemittels 500 in den Hohlraum 1448 auf, um eine Naht zwischen der ersten und zweiten Flügelhälfte zu bilden.
Diese schriftliche Darstellung verwendet Beispiele, die in der Erfindung offenbart wurden, eingeschlossen der besten Ausführungsform, auch um den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung nachzuarbeiten und anzuwenden. Während die Erfindung mit den Begriffen von verschiedenen spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, werden die Fachleute erkennen, dass die Erfindung innerhalb des Kerngedankens und Schutzumfangs der Ansprüche mit Modifika tionen ausgeführt werden kann. Besonders sich gegenseitig nicht ausschließende Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche festgelegt und kann andere Beispiele, die den Fachleuten einfallen, einschließen. Solche anderen Beispiele sind innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche beabsichtigt, soweit diese strukturelle Elemente haben, die von dem Wortlaut der Ansprüche nicht abweichen, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden vom Wortlaut der Ansprüche beinhalten.

100: Windenergieanlage
110: Mast
120: Maschinengehäuse
130: Drehscheibe
140: Rotorflügel
500: Klebemittel
510: nicht expandiertes Klebemittel
520: expandiertes Klebemittel
550: UV-Licht, Wärme, etc.
800: Spritze
810: Klebemitteltank
820: Spritzdüse
830: Pumpe
900: Schlauch
910: Düse
1410: Flügelkörper
1412: Erste Flügelschale
1414: Zweite Flügelschale
1420: Flügelansatz
1430: Flügelspitze
1440: Vordere Kante
1441: Abdeckung
1442: Kontaktoberfläche
1443: Dichtung
1444: Vertiefung
1445: Naht der vorderen Kante
1446: Injektionsöffnung
1447: Entlüftungsöffnung
1448: Aushöhlung
1450: Hintere Kante
1455: Naht der hinteren Kante
1460: Holm
1470: Scherrahmen
F: Kraft

Claims

Verfahren zur Bildung einer Verbindung zwischen einer ersten und zweiten Flügelschale, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bildung eines Hohlraums zwischen der ersten und zweiten Flügelschale; Einfüllen eines Klebstoffs in den Hohlraum, um zwischen der ersten und zweiten Flügelschale eine Naht zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Klebemittel in die Aushöhlung injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Klebemittel in den Hohlraum eingegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vertiefung oder Nut in mindestens einer der ersten und zweiten Flügelschale gebildet wird, so dass, wenn die erste und zweite Flügelschale aufeinander aufgelegt werden, der Hohlraum durch die Vertiefung gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich zwischen der Vertiefung und der Oberfläche mindestens einer der ersten und zweiten Flügelschalen mindestens ein Belüftungsloch erstreckt, das in mindestens einer der ersten und zweiten Flügelschale gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in die Aushöhlung ein Schlauch eingelegt ist und das Klebemittel durch diesen Schlauch injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schlauch während des Injizierens des Klebemittels allmählich aus der Aushöhlung zurückgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei sich die Aushöhlung zwischen dem Abschnitt mit dem Fuß der Rotorflügel und dem Abschnitt mit der Spitze der Rotorflügel erstreckt und wobei der Schlauch ausgehend von dem Abschnitt der Spitze zum Ansatzabschnitt hin zurückgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Klebemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyurethan, Epoxyharzen, Vinylestern, Methacrylat oder irgendeiner Kombination derselben.
Verfahren zur Bildung einer Verbindung zwischen einer ersten und zweiten Flügelschale, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bildung eines Hohlraums zwischen den ersten und der zweiten Flügelschale; Abscheidung eines expandierbaren Klebemittels in dem Hohlraum; und Ausdehnung des expandierbaren Klebemittels, um eine Naht zwischen den ersten und zweiten Flügelschalen zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das expandierbare Klebemittel in einer Vertiefung, die in mindestens der ersten Flügelschale gebildet wird, abgeschieden wird und nachfolgend die zweite Flügelschale auf der ersten Flügelschale angebracht wird, so dass der das expandierbare Klebemittel aufweisende Hohlraum gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das expandierbare Klebemittel durch das Aussetzen gegenüber UV-Licht, durch das Aussetzen gegenüber Wärme, durch die Verwendung von Schäumungsmitteln und/oder durch die Verwendung eines chemischen Härters, expandiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das expandierbare Klebemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyurethan, Epoxyharzen, Vinylestern, Methacrylat oder irgendeiner Kombination derselben.
Schale für die Rotorflügel einer Windenergieanlage, mit einer im Bereich der Naht gebildeten Vertiefung, wobei die Vertiefung einen Hohlraum bildet, wenn sie mit einer komplementären Flügelschale bedeckt wird.
Flügelschale nach Anspruch 14, wobei die Vertiefung zusammen mit der Schale geformt wird.
Flügelschale nach Anspruch 14, weiterhin mindestens eine Injektionsöffnung aufweisend, die sich zwischen der Vertiefung und einer Oberfläche der Flügelschale erstreckt.
Flügelschale nach Anspruch 14, die weiterhin mindestens ein Entlüftungsloch aufweist, das sich zwischen der Vertiefung und der Oberfläche der Schaufelhälfte erstreckt.
Flügelschale nach Anspruch 14, die weiterhin einen zurückziehbaren Schlauch aufweist, der in die Vertiefung eingelegt ist.
Flügelschale nach Anspruch 14, die weiterhin ein expandierbares Klebemittel aufweist, das in die Vertiefung eingebracht ist.
Flügelschale nach Anspruch 19, wobei das expandierbare Klebemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyurethan, Epoxyharzen, Vinylestern, Methacrylat oder irgendeiner Kombination derselben.