DE102011083746B3

DE102011083746B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes

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Publication number: DE102011083746B3
Application number: DE201110083746
Authority: DE
Inventors: Jörg Lange; Jochen Lorenscheit; Hans-Jürgen Liesegang
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: EP2761247A1; WO2013045609A1

Abstract

Eine Vorrichtung (200) zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts (220) von einem zweiten Punkt (260), wobei der erste Punkt (220) und der zweite Punkt (280) an einem Bauteil (160) angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (130) des Bauteils (160) um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein erstes Sensorbauteil (210), das mit dem ersten Punkt (220) mechanisch gekoppelt ist, und ein zweites Sensorbauteil (260), das mit dem zweiten Punkt (280) mechanisch gekoppelt ist, wobei das erste Sensorbauteil (210) eine Magnetfeldquelle und das zweite Sensorbauteil (260) ein Magnetfeldsensor oder das erste Sensorbauteil (210) der Magnetfeldsensor und das zweite Sensorbauteil (260) die Magnetfeldquelle ist, und wobei der Magnetfeldsensor ausgebildet ist, um ein von der Magnetfeldquelle erzeugtes oder beeinflusstes und von dem Abstandswert abhängiges Magnetfeld zu erfassen. Eine Vorrichtung (200) kann so eine effizientere Erfassung eines Abstandswertes ermöglichen.

Description

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswerts, beispielsweise an einem Rotorblatt einer Wind- oder einer Gezeitenkraftanlage oder an einem Turm einer Windkraftanlage.
In vielen Bereichen der Technik werden als Bauteile Hohlkörper aus unterschiedlichen Beweggründen eingesetzt. So weisen diese beispielsweise im Vergleich zu einer Ausgestaltung aus Vollmaterial eine geringere Masse und damit ein geringeres Gewicht auf. Ebenso können sie es ermöglichen, Komponenten, beispielsweise Kabel, Sensoren, Aktoren oder andere Komponenten, in ihrem Inneren anzuordnen und so platzsparend und geschützt von Umgebungseinflüssen unterzubringen.
Hohlkörper werden hierbei in nahezu allen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus herangezogen. Sie werden sowohl für kleinere und größere Maschinen und Anlagen, bis hin zu Bauwerken eingesetzt.
Ein Beispiel stellen so Windkraftanlagen oder Gezeitenturbinen dar, die typischerweise eine auf einem Turm angeordnete Gondel aufweisen, die wiederum einen Rotor umfasst, wobei der Rotor wenigstens ein, häufig mehrere Rotorblätter aufnimmt. Bei modernen Windkraftanlagen oder Gezeitenturbinen werden häufig drei Rotorblätter verwendet.
Sowohl der Turm als auch die Rotorblätter stellen Anlagenteile mit einer Länge entlang einer Erstreckungsrichtung der betreffenden Anlagenteile von mehreren zehn Metern dar. Diese sind während des Betriebs einer Vielzahl von Kräften ausgesetzt, zu denen beispielsweise die Schwerkraft und Fliehkräfte, aber ebenso umweltbedingte Kräfte zählen, wie beispielsweise auf sie einwirkende Luftströmungen, Böen und Stürme.
Eine Überwachung einer Windkraftanlage im Hinblick auf die auftretenden Kräfte ist aus verschiedenen Gründen ratsam. So kann beispielsweise durch eine Überwachung der auf die betreffende Windkraftanlage oder ihre Komponenten einwirkenden Kräfte eine Gefahr für die Anlage selbst, beispielsweise in Form von Überbelastungen durch Böen und andere Stürme, ebenso detektiert werden, wie beispielsweise auch eine Ausrichtung der Windkraftanlage zu den herrschenden Winden, um einen möglichst hohen Effizienzgrad zu erzielen.
So wird beispielsweise bei heutigen Windkraftanlagen eine Ausrichtung der Gondel, die drehbar zu dem Turm gelagert ist, zu den herrschenden Windströmungen beispielsweise mit Hilfe verschiedener Sensoren durchgeführt, die auf der Gondel angebracht sind. Dort befinden sie sich jedoch im Windschatten der Rotoren, weshalb die Rotoren einen Einfluss auf die Messergebnisse dieser Sensoren haben. Zu diesen Sensoren gehören beispielsweise Anemometer und/oder Wetterfahnen. Die Rotoren erzeugen beispielsweise Verwirbelungen und andere Turbulenzen, sodass die von den auf der Gondel angeordneten Sensoren erfassten Messwerte häufig nicht den realen Bedingungen entsprechen.
Auch sind diese Sensoren häufig nur bedingt geeignet, um beispielsweise einen Anstellwinkel der Rotorblätter (engl.: Pitch Angle) einzustellen. Eine Steuerung des Anstellwinkels ist nicht nur zur Kontrolle der Ausgangsleistung der betreffenden Windkraftanlage möglich, sondern ermöglicht auch eine Zwangsabschaltung der Windkraftanlage, falls die auf die Windkraftanlage einwirkenden Kräfte durch Böen oder Stürme gewisse Schwellenwerte übersteigen, sodass mit einer Beschädigung der Windkraftanlage zu rechnen ist. Zu diesem Zweck können dann die Rotorblätter beispielsweise um einen bestimmten Winkel, typischerweise 90°, gedreht werden, sodass diese dem Wind eine geringere Angriffsfläche bieten.
Rotorblätter weisen so beispielsweise eine komplexe Geometrie auf, deren Design dahin gehend optimiert werden soll, dass einerseits ein Luftwiderstand möglichst gering ist, andererseits jedoch eine Umsetzung der kinetischen Energie der Luftströmung in Rotationsbewegung möglichst effizient stattfinden kann. Gleichzeitig wird versucht, die Rotorblätter möglichst leicht und trotzdem verwindungsarm auszuführen.
Aufgrund dieser zum Teil erheblich voneinander abweichenden Zielsetzungen treten sowohl im Bereich der Rotorblätter, aber auch im Bereich des Turms aufgrund der herrschenden Umweltbedingungen häufig Verwindungen und andere mechanische Belastungen auf. Aufgrund der zuvor beschriebenen Problematik der auf den Gondeln angebrachten Sensoren kommt es darüber hinaus zu dem Effekt, dass die Gondel bezogen auf die herrschende Windrichtung eine Fehlstellung von häufig mehreren Grad aufweist, was sich auf den Wirkungsgrad der Windkraftanlage, aber auch auf die Belastungen negativ auswirken kann.
Es besteht daher ein Bedarf, bei einem Rotorblatt, aber auch bei einem Turm einer Windkraftanlage, einem Rotorblatt einer Gezeitenkraftanlage sowie bei anderen Hohlkörpern und anderen Bauteilen, eine Verwindung oder eine Verformung des betreffenden Bauteils, also eine Bewegung eines ersten Punkts zu einem zweiten Punkt, die beispielsweise in einem Inneren des Hohlkörpers angeordnet sein können, zu erfassen. Durch einen Ersatz der konventionell auf den Kuppeln von Windkraftanlagen eingesetzten Sensoren und einer direkten Messung bzw. Erfassung der Verformung des Turms bzw. der Rotorblätter können so gegebenenfalls sowohl Beschädigungen vermieden werden, als auch eine Effizienz der Windkraftanlage gesteigert werden. Hierbei sollte die Erfassung der Deformation bzw. Verwindung möglichst zuverlässig und einfach erfolgen.
Konventionell wird hier der Einsatz von Laser-Abstandsmessverfahren erörtert. Die Messgenauigkeit von Laser-Abstandsmessverfahren ist jedoch häufig gerade für kleinere, durch Verwindungen hervorgerufene Änderungen eines Abstandswertes unzureichend.
Die US 7,059,822 B2 bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung einer Ablenkung eines Windturbinenrotorblatts. Die US 7,086,834 B2 bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Erkennung einer Rotorblattvereisung. Die nachveröffentlichte EP 2 402 603 A2 bezieht sich auf ein System zur Detektion einer Annäherung zwischen einem Windturbinenrotorblatt und einer Turmwand. Die DE 10 2006 029 290 A1 bezieht sich auf eine Elektromechanische Tastvorrichtung zur Abstandserfassung. Die DE 44 12 557 A1 bezieht sich auf ein Schaltgerät für Handbetätigungen und die Umwandlung eines Betätigungsweges in ein elektrisches Signal.
Es besteht daher ein Bedarf, eine effizientere Möglichkeit zur Erfassung eines Abstandswertes eines Bauteils zu schaffen.
Diesem Bedarf tragen eine Vorrichtung zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt gemäß Patentanspruch 10 Rechnung.
Eine Vorrichtung zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt, wobei der erste Punkt und der zweite Punkt an einem Bauteil angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Bauteils um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein erstes Sensorbauteil, das mit dem ersten Punkt mechanisch gekoppelt ist, und ein zweites Sensorbauteil, das mit dem zweiten Punkt mechanisch gekoppelt ist, wobei das erste Sensorbauteil eine Magnetfeldquelle und das zweite Sensorbauteil ein Magnetfeldsensor oder das erste Sensorbauteil der Magnetfeldsensor und das zweite Sensorbauteil die Magnetfeldquelle ist. Der Magnetfeldsensor ist ausgebildet, um ein von der Magnetfeldquelle erzeugtes oder beeinflusstes und von dem Abstandswert abhängiges Magnetfeld zu erfassen.
Ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt, wobei der erste Punkt und der zweite Punkt an einem Bauteil angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Bauteils um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Bereitstellen eines ersten Sensorbauteils, das mit dem ersten Punkt mechanisch gekoppelt ist, ein Bereitstellen eines zweiten Sensorbauteils, das mit dem zweiten Punkt mechanisch gekoppelt ist, ein Erzeugen eines Magnetfeldes an dem ersten oder dem zweiten Punkt, und ein Erfassen des erzeugten Magnetfelds an dem anderen Punkt, wobei das von dem Magnetfeldsensor erfasste Magnetfeld von dem Abstandswert abhängt.
Einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung oder auch eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt liegt so die Erkenntnis zugrunde, dass durch den Einsatz einer magnetischen Messtechnik eine effizientere und gegebenenfalls auch verschleißärmere Erfassung erfolgen kann, da diese berührungsfrei bzw. berührungslos durchgeführt werden kann. Ebenso ermöglichen moderne magnetische Erfassungstechniken eine zuverlässigere und damit typischerweise genauere Erfassung einer Magnetfeldstärke bzw. einer magnetischen Flussdichte und damit aufgrund einer Abstandsabhängigkeit der genannten Größen eine genaue Erfassung eines Abstandswerts.
Bei einem Bauteil kann es sich im Zusammenhang mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise um einen Hohlkörper handeln, also beispielsweise um ein Rotorblatt oder einen Turm einer Windkraftanlage. Ebenso kann es sich bei dem Bauteil oder dem Hohlbauteil um ein Rotorblatt einer Gezeitenkraftanlage handeln. Es kann sich jedoch auch um ein Vollmaterialbauteil handeln.
Eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner eine Auswertungsschaltung umfassen, die mit dem Magnetfeldsensor gekoppelt und ausgebildet ist, um ein von dem Magnetfeldsensor bereitgestelltes Sensorsignal, das eine Information bezüglich des erfassten Magnetfeldes umfasst, zu empfangen und ein Auswertungssignal auf Basis des erfassten Sensorsignals bereitzustellen, das eine Information bezüglich des Abstandswerts umfasst. Hierdurch kann gegebenenfalls eine leichtere und/oder effizientere Verarbeitung erfolgen, auch wenn grundsätzlich bereits das von dem Magnetfeldsensor bereitgestellte Sensorsignal zur Ansteuerung oder Auswertung eines Lastverhaltens oder anderer Betriebsparameter heranziehbar ist. So kann eine entsprechende Auswertungsschaltung beispielsweise analoge und/oder digitale Schaltungskomponenten umfassen. So können beispielsweise Verstärkerschaltungen, Filterschaltungen oder andere Signalverarbeitungskomponenten in dieser umfasst sein. Ebenso können Nichtlinearitäten oder andere Signaleigenheiten auf Basis mathematischer Funktionen, Kennlinien oder Kennlinienfeldern kompensiert werden. Zu diesem Zweck kann die Auswertungsschaltung beispielsweise ein Rechenwerk und/oder ein Speicher umfassen, in dem Koeffizienten, Parameter, die Kennlinie oder das Kennlinienfeld abgespeichert sind.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Punkt und der zweite Punkte entlang der Erstreckungsrichtung voneinander beabstandet sein. Die Vorrichtung kann ferner einen Träger umfassen, der mit dem ersten Punkt mechanisch gekoppelt und so ausgebildet ist, dass der Magnetfeldsensor und die Magnetfeldquelle einander auf gleicher Höhe entlang der Erstreckungsrichtung des Bauteils und senkrecht zu dieser einander gegenüber liegen. Hierdurch kann also ein Abstand des Magnetfeldsensors von der Magnetfeldquelle gegebenenfalls genauer eingestellt werden, sodass eine Erhöhung der Messgenauigkeit möglich ist. Der Träger dient hierbei als starre Kopplung des ersten Sensorbauteils, also des Magnetfeldsensors oder der Magnetfeldquelle, mit dem ersten Punkt. Anders ausgedrückt kann durch den Einsatz eines starren Trägers trotz entlang der Erstreckungsrichtung beabstandeter Punkte eine Messung auf gleicher Höhe entlang der Erstreckungsrichtung ermöglicht werden.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann sich der Träger hierbei entlang der Erstreckungsrichtung des Bauteils erstrecken. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Träger jedoch auch unter einem Winkel zu der Erstreckungsrichtung des Bauteils angeordnet sein.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das erste Sensorbauteil auf einem ersten Halteelement angeordnet sein und das erste Halteelement gegenüber dem Träger senkrecht zu der Erstreckungsrichtung verschiebbar ausgeführt sein, um einen Abstand zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetfeldquelle einstellbar zu machen. Hierdurch kann eine Vorjustage der beiden Sensorbauteile ermöglicht werden.
So kann bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Träger eine Aufnahme aufweisen, in die das erste Halteelement einführbar ist. Das erste Halteelement und/oder die Aufnahme können eine Bohrung aufweisen, sodass mit Hilfe einer Madenschraube oder einer anderen Verschraubung oder Verklemmung das erste Halteelement bezüglich des Trägers fixierbar ist.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel können das erste und das zweite Sensorbauteil in einem abgekapselten Raum angeordnet sein. Hierdurch können Einflüsse auf die beiden Sensorbauteile durch Verunreinigung oder andere Einflüsse gegebenenfalls reduziert und damit eine Messgenauigkeit über einen längeren Zeitraum erhalten bleiben. Handelt es sich bei dem Bauteil beispielsweise um einen Hohlraum, kann so der abgekapselte Raum von einem Innenraum des Hohlkörpers abgekapselt sein.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel können das erste Sensorbauteil auf einem ersten Halteelement und das zweite Sensorbauteil auf einem zweiten Halteelement angeordnet sein, wobei das erste und das zweite Halteelement über ein Dichtelement gegeneinander abgedichtet sind. Hierdurch kann ein Eindringen von Fremdkörpern gegebenenfalls reduziert werden.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das erste Sensorbauteil auf einem ersten Halteelement angeordnet sein und das zweite Sensorbauteil auf einem zweiten Halteelement angeordnet sein. Das zweite Halteelement kann zu dem ersten Halteelement entlang genau einer Bewegungsrichtung linear beweglich geführt sein. Hierdurch können gegebenenfalls die Messergebnisse der Sensorbauteile weiter gesteigert werden, da Bewegungen senkrecht zu der Bewegungsrichtung durch die Führung unterbunden werden. So kann das zweite Sensorbauteil sich bezüglich dem ersten Sensorbauteil nur genau entlang der Bewegungsrichtung linear bewegen.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das zweite Halteelement über ein Federelement mit dem ersten Halteelement mechanisch derart gekoppelt sein, dass das erste und das zweite Halteelement gemeinsam montierbar sind. Hierdurch kann eine Montage der Vorrichtung an einem Bauteil oder in einem Hohlkörper, also beispielsweise im Inneren eines Rotorblatt oder im Inneren eines Turms einer Windkraftanlage, dadurch vereinfacht werden, dass die Vorrichtung vollständig oder zumindest teilweise vormontierbar ist. Insbesondere können hierdurch gegebenenfalls Justierungen und Ausrichtungen des zweiten Halteelements zu dem ersten Halteelement werksseitig durchgeführt werden, die beispielsweise auf einen Nullpunktwert (Offsetwert) Einfluss haben können. Darüber hinaus können durch den Einsatz des Federelements gegebenenfalls schlagartige Belastungen der Vorrichtung, insbesondere bezüglich der Position der beiden Halteelemente zueinander, reduziert oder unterbunden werden, die beispielsweise im Falle eines mechanischen Anschlags zu einer Dejustage führen könnten.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das zweite Halteelement ferner eine gewölbte Oberfläche aufweisen, die mit dem zweiten Punkt in Kontakt bringbar ist, um eine Verwindung oder Verschwenkung des zweiten Halteelements ausgleichbar zu machen. Hierdurch kann gegebenenfalls ein Verkanten oder ein Verhaken des zweiten Halteelements unterbunden werden.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Magnetfeldquelle einen Permanentmagneten, beispielsweise einen Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagneten (NdFeB-Permanentmagneten), umfassen. Ergänzend oder alternativ kann der Magnetfeldsensor einen Hall-Sensor oder einen magnetoresistiven Sensor, beispielsweise einen AMR-, einen GMR-, TMR- oder EMR-Sensor umfassen. Hierdurch können gegebenenfalls genauere Messungen gegebenenfalls über einen längeren Zeitraum ermöglicht werden.
Eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner ein weiteres erstes Sensorbauteil und ein zweites weiteres Sensorbauteil umfassen, wobei das erste weitere Sensorbauteil mit dem ersten Punkt oder einem weiteren ersten Punkt mechanisch gekoppelt ist und das zweite weitere Sensorbauteil mit einem dritten Punkt mechanisch gekoppelt ist, wobei der dritte Punkt und gegebenenfalls der weitere erste Punkt ebenfalls an dem Bauteil, also beispielsweise in dem Inneren des Hohlkörpers, angeordnet sind. Das weitere erste Sensorbauteil kann eine Magnetfeldquelle und das zweite weitere Sensorbauteil ein Magnetfeldsensor oder andersherum sein. Der entsprechende Magnetfeldsensor ist ebenfalls ausgebildet, um das von der Magnetfeldquelle erzeugte oder beeinflusste und von dem Abstandswert des ersten Punkts bzw. des weiteren ersten Punkts und des dritten Punkts abhängige Magnetfeld zu erfassen. Anders ausgedrückt kann eine Vorrichtung ferner mehr als zwei Sensorbauteile umfassen, mit deren Hilfe gleichzeitig eine Erfassung mehr als eines Abstandswerts möglich ist. Für diese weiteren Sensorbauteile gelten die gleichen Ausgestaltungsmöglichkeiten wie für die zuvor genannten Sensorbauteile. So können auch diese auf dem gleichen Träger oder einem weiteren Träger angeordnet sein.
Ein Ausführungsbeispiel eines Rotorblatts einer Windkraftanlage umfasst eine Aufnahme zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage sowie eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie sie zuvor beschrieben wurde. Das Rotorblatt ist hierbei das Bauteil bzw. der Hohlkörper, wobei der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts liegen. Der erste Punkt ist hierbei näher als der zweite Punkt an der Aufnahme zur Montage an dem Rotor angeordnet. Ebenso umfasst ein Ausführungsbeispiel einen Turm einer Windkraftanlage, bei dem der Turm das Bauteil oder der Hohlkörper ist und der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Turms liegen, oder einen Rotorflügel einer Gezeitenkraftanlage, der dem der Windkraftanlage ähnlich ausgeführt sein kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts von einem zweiten Wert kann das Bauteil ein Rotorblatt einer Windkraftanlage sein. Ebenso können der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts angeordnet sein. Der Abstandswert kann hierbei einen Rückschluss auf eine Durchbiegung oder eine Verformung des Rotorblatts ermöglichen. So kann gegebenenfalls eine Differenz des erfassten Abstandswertes zu einem Nominalwert die Verformung des Rotorblatts, eines anderen Hohlkörpers oder eines anderen Bauteils charakterisieren. Entsprechend kann bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts und eines zweiten Punkts das Bauteil ebenfalls ein Turm einer Windkraftanlage sein, wobei der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Turms angeordnet sind.
Bei anderen Ausführungsformen kann ein Hohlbauteil im Sinne der vorliegenden Beschreibung ein solches Bauteil einer Windkraftanlage oder einer anderen Anlage sein, welches im Inneren hohl und zugleich im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung lang gestreckt und geradlinig verlaufend ist. Wie diese Definition zeigt, zählen zu entsprechenden Hohlbauteilen bzw. Hohlkörpern insbesondere die Rotorblätter und der Turm sowie entsprechende Abschnitte dieser Bauteile.
Eine kraftschlüssige Verbindung kommt durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbindung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
1 zeigt einen Abschnitt eines Rotorblatts einer Windkraftanlage zur Erläuterung der unterschiedlichen auftretenden Blattverformungen;
2 illustriert schematisch das Messprinzip, das bei Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommen kann;
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, welches an einem Rotorblatt angebracht ist;
4 zeigt eine Detaildarstellung des ersten und des zweiten Halteelements und der zugehörigen Sensorbauteile des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels; und
5 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte, Strukturen und andere Komponenten verwendet werden, wenn die betreffende Komponente an sich oder mehrerer entsprechende Komponenten innerhalb eines Ausführungsbeispiels oder innerhalb mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Passagen der Beschreibung, die sich auf eine Komponente beziehen, sind daher auch auf andere Komponenten in anderen Ausführungsbeispielen übertragbar, soweit dies nicht explizit ausgeschlossen ist oder sich dies aus dem Zusammenhang ergibt. Werden einzelne Komponenten bezeichnet, werden individuelle Bezugszeichen verwendet, die auf den entsprechenden zusammenfassenden Bezugszeichen basieren. Bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen bezeichnen daher gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Komponenten, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen auftreten, können hierbei bezüglich einiger ihrer technischen Parameter identisch und/oder unterschiedlich ausgeführt oder implementiert werden. Es ist so beispielsweise möglich, dass mehrere Komponenten innerhalb eines Ausführungsbeispiels bezüglich eines Parameters identisch, bezüglich eines anderen Parameters jedoch unterschiedlich ausgeführt sein können.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Rotorblatts 100 einer Windkraftanlage. Das Rotorblatt 100 weist an einem einem Rotor der Windkraftanlage zugewandten proximalen Ende 110 eine Aufnahme 120 zur Montage des Rotorblatts 100 an dem Rotor der Windkraftanlage auf. Die Aufnahme 120 weist eine im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung 130 des Rotorblatts 100 ausgerichtete Montagefläche 140 mit einer Mehrzahl von Bohrungen 150 zur Verschraubung mit dem Rotor auf. Alternativ oder ergänzend können auch Bolzen oder Stehbolzen verwendet werden, die einlaminiert oder geklebt werden können. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Schädigung einer Laminarstruktur des Rotorblatts 100 vermieden werden.
Das Rotorblatt 100, das auch einfach als „Blatt” bezeichnet wird, stellt ein Beispiel eines Bauteils 160 dar, im Rahmen dessen Ausführungsbeispiele zum Einsatz kommen können. Weitere Bauteile 160 umfassen beispielsweise einen Turm einer Windkraftanlage, einen Rotorflügel eines Gezeitenkraftwerks, einen Rumpf eines Flugzeugs, eines Schiffs oder eines Unterseeboots oder auch einen anderen Hohlkörper.
1 deutet über mehrere strichpunktierte Konturlinien ein Profil des Rotorblatts 100 schematisch an. So weist das Rotorblatt 100 einen Kantenbereich 170 und einen Flächenbereich 180 auf. Das Rotorblatt 100 ist hierbei nach Montage an dem Rotor (nicht gezeigt in 1) im Wesentlichen um die Erstreckungsrichtung 130 des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteils 160 hinsichtlich des Anstellwinkels rotier- oder verschwenkbar. Hierdurch kann der Kantenbereich 170 und der Flächenbereich 180 in einem weiten Bereich an die herrschenden Windbedingungen angepasst und entsprechend an die herrschende Strömung ausgerichtet werden.
Wie eingangs bereits beschrieben wurde, wirken hierbei nicht unerhebliche Kräfte auf das Rotorblatt 100 ein. Diese können zu einer Blattverformung 190 führen, wie sie in 1 durch zwei gebogene Pfeile dargestellt ist. Hierbei wird eine Blattverformung 190-1, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Flächenbereich 180 verläuft, als flächenartig (engl.: flapwise), eine Blattverformung 190-2, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Kantenbereich 170 verläuft, als kantenartig (engl.: edgewise) bezeichnet.
Wie nachfolgend im Zusammenhang mit 2 bis 5 noch näher erläutert wird, kann einerseits zur Bestimmung der an dem Rotorblatt 100 auftretenden Rotorblattlasten, aber auch zur Ausrichtung der Windkraftanlage an die herrschenden Windströmungen, eine Online-Erfassung der Rotorblattlasten an einer Windkraftanlage ratsam sein. Diese können zur aktiven Anlagensteuerung herangezogen werden, indem beispielsweise der Anstellwinkel des Rotorblatts 100 oder aber auch die Ausrichtung der Gondel auf dem Turm angepasst wird. Hierdurch ist eine bessere Windfeldnachführung der Windkraftanlage als auch eine bessere Blattlastenbegrenzung bei Turbulenzen möglich. Darüber hinaus können die tatsächlichen Rotorlasten aus den gemessenen Blattlasten ermittelt werden.
2 illustriert schematisch das bei Ausführungsbeispielen einsetzbare Messprinzip. So zeigt 2 eine Rotorblatt 100 bzw. ein Bauteil 160, auf dem eine Vorrichtung 200 zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt gemäß einem Ausführungsbeispiel integriert ist. Die Vorrichtung 200 umfasst ein erstes Sensorbauteil 210, das mit einem ersten Punkt 220 im Inneren des Bauteils 160 über einen auch als Sensorträger-Profil bezeichneten Träger 230 und ein erstes Halteelement 240 mechanisch gekoppelt bzw. verbunden sind. Der Träger 230 ist hierbei mit dem ersten Punkt 220 über eine feste Einspannung 250 verbunden. An einem der festen Einspannung 250 abgewandten Ende des Trägers 230 ist das erste Halteelement 240 des ersten Sensorbauteils 210 angebracht. Das erste Sensorbauteil 210 ist hierbei auf dem ersten Halteelement 240 angebracht bzw. auf diesem angeordnet.
Die Vorrichtung 200 umfasst ferner ein zweites Sensorbauteil 260, welches über ein zweites Halteelement 270 mit einem zweiten Punkt an einer Innenfläche des Rotorblatts 100 bzw. im Inneren des Bauteils 160 angeordnet ist. Auch hier ist das zweite Sensorbauteil 260 mit dem zweiten Halteelement 270 verbunden bzw. auf diesem angeordnet.
Das erste Sensorbauteil 210 kann hierbei beispielsweise eine Magnetfeldquelle sein, während in diesem Fall das zweite Sensorbauteil 260 ein entsprechender Magnetfeldsensor ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Rolle des ersten und des zweiten Sensorbauteils 210, 260 auch vertauscht sein. Anders ausgedrückt kann es sich bei diesen Ausführungsbeispielen bei dem ersten Sensorbauteil 210 auch um den Magnetfeldsensor handeln, während das zweite Sensorbauteil 260 die Magnetfeldquelle darstellt.
Als Magnetfeldquellen können grundsätzlich Permanentmagneten oder Elektromagneten mit Spulen zum Einsatz kommen. Selbstverständlich können auch Kombinationen beider Techniken eingesetzt werden, bei denen beispielsweise mit Hilfe einer Spule das Magnetfeld eines Permanentmagneten geschwächt oder verstärkt wird. Als Permanentmagneten können grundsätzlich alle Permanentmagneten zum Einsatz gebracht werden, die mit den herrschenden Umweltbedingungen im Inneren oder an dem betreffenden Bauteil 160 verträglich sind. Praktisch wird häufig ein Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnet (NdFeB-Permanentmagnet) verwendet. Als Magnetfeldsensoren können sowohl Hall-Sensoren als auch magnetoresistive Sensoren, die auch als xMR-Sensoren bezeichnet werden, verwendet werden. Zu den magnetoresistiven Sensoren zählen so beispielsweise anisotrope magnetoresistive Sensoren (AMR-Sensoren), magnetoresistive Sensoren auf Basis des gigantischen magnetoresistiven Effekts (GMR), tunnel-magnetoresistive Sensoren (TMR) oder auch magnetoresistive Sensoren auf Basis des außergewöhnlich großen magnetoresistiven Effekts (EMR).
Während die magnetoresistiven Sensoren darauf basieren, dass sich bei Anliegen eines Magnetfelds einer für den betreffenden Sensor charakteristischen Orientierung ein elektrischer Widerstandswert des betreffenden Sensors ändert, basiert ein Hall-Sensor darauf, dass an diesem eine elektrische Spannung senkrecht zu einem Stromfluss durch den Hall-Sensor auftritt. Die Spannung fällt hierbei sowohl zur Stromflussrichtung als auch zur Magnetfeldrichtung senkrecht an dem Sensor bzw. dem zugrundeliegenden Leiter ab und wird als Hall-Spannung U_H bezeichnet. Die Hall-Spannung ist hierbei proportional zur sogenannten Hall-Konstanten bzw. zu dem Hall-Koeffizienten A_H, dem den Hall-Sensor passierenden Strom I und der magnetischen Flussdichte B entlang der für den Hall-Sensor charakteristischen Orientierung, sowie invers proportional zu einer Dicke d des Sensors.
Das erste und das zweite Sensorbauteil 210, 260 sind hierbei in einen verformungsfreien Zustand des Rotorblatts 100 bzw. einem entsprechenden Zustand des Bauteils 160 in einem Ausgangsabstand S₀ angeordnet. Dieser entspricht im Falle eines Hall-Sensors als Magnetfeldsensor einer Ausgangssignal U₀. Kommt es nun zu einer Veränderung des Abstands ΔS des ersten Sensorbauteils 210 von dem zweiten Sensorbauteil 260, ändert sich entsprechenden auch die Hall-Spannung um einen Wert U_S. Die Änderung des Abstands ΔS und die Änderung der Hall-Sensor U_S können, müssen hierbei jedoch nicht linear zusammenhängen.
Gleiches gilt auch für die Änderung der Widerstandswerte bei magnetoresistiven Sensoren, wobei gegebenenfalls sich die Änderung des Abstandswerts ΔS und die Änderung des entsprechenden Widerstandswerts bzw. die Änderung auch der Hall-Spannung U_S vorzeichengleich oder nicht vorzeichengleich sein können.
Um eine entsprechenden Berücksichtigung der konkreten Implementierungsdetails und der zugrundeliegenden Sensortechnologie zu vereinfachen, kann es gegebenenfalls ratsam sein, bei einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200 eine Auswertungsschaltung vorzusehen, die mit dem Magnetfeldsensor gekoppelt und ausgebildet ist, um ein von dem Magnetfeldsensor bereitgestelltes Sensorsignal in ein Auswertungssignal umzuwandeln bzw. ein Auswertungssignal auf Basis des erfassten Sensorsignals bereitzustellen. Das Sensorsignal des Magnetfeldsensors umfasst hierbei eine Information bezüglich des erfassten Magnetfeldes, während das Auswertungssignal dann eine Information bezüglich des Abstandswerts umfassen kann. Hierbei kann eine entsprechende Umsetzung des erfassten Magnetfeldwerts in einen Abstandswert beispielsweise auf Basis mathematischer Berechnungen, jedoch auch auf Basis gespeicherter Kennlinien oder einer Kombination beider Techniken beruhen. Eine Auswertungsschaltung kann so beispielsweise einen Speicher umfassen, in dem eine Kennlinie und/oder Koeffizienten zur Berechnung eines mathematischen Zusammenhangs zwischen einem erfassten Magnetfeld und einem entsprechenden Abstandswert hinterlegt sind. Eine Auswertungsschaltung kann so beispielsweise auf Basis eines Rechenwerks, eines Prozessors oder einer anderen programmierbaren Hardwarekomponente implementiert sein.
Eine Veränderung des Abstands des ersten und des zweiten Sensorbauteils 210, 260 kann beispielsweise durch eine Blattverformung 190 hervorgerufen werden. Hierdurch kann die Vorrichtung 200 nicht nur eine Aussage über den Abstandswert der betreffenden Punkte 220, 280, sondern gegebenenfalls ebenso über die Blattverformung 190 ermöglichen. Das Auswertungssignal kann daher ferner eine Information bezüglich einer Durchbiegung des Bauteils 160, also beispielsweise bezüglich des Rotorblatts 100 aufweisen. Diese Information kann beispielsweise auf Basis einer Differenz des Abstandswertes und eines Nominalwertes des Abstandswertes in einem unverspannten Zustand erfolgen.
Wie nachfolgend noch ausgeführt wird, kann also beispielsweise ein Hall-Sensor an der Spitze eines Sensor-Profilträgers bzw. Trägers 230 eine Blattbiegung des Rotorblatts 100 relativ zu einem Fußpunkt (erster Punkt 220) des Trägers 230 erfassen oder messen. Dies kann entweder über einen berührenden Tastkopf mit einem integrierten Hall-Sensor oder auch berührungslos erfolgen, indem eines der beiden Sensorbauteile, beispielsweise die Magnetfeldquelle, mit dem Rotorblatt 100 bzw. dem Bauteil 160 mechanisch verbunden wird.
3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung 200, die auf der Innenseite eines auch als Blatt bezeichneten Rotorblatts 100 angeordnet ist. Genauer gesagt handelt es sich bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200 um eine konstruktive Ausführung eines kontaktierenden Sensorkopfs auf Basis eines Hall-Sensors als Magnetfeldsensor. Die Vorrichtung 200 umfasst wiederum einen Träger 230, der als Hohlprofilträger ausgeführt ist und auch als Sensorträger-Profil bezeichnet wird. Der Träger 230 ist über eine Mehrzahl von Schrauben 290 mit einem Befestigungsbauteil 300 verschraubt. Sowohl der Träger 230 als auch das Befestigungsbauteil 300 können hierbei aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise einem Stahl oder einer anderen Legierung, gefertigt sein. Um ein Festziehen der Schrauben 290 zu ermöglichen, weist der Träger 230 an einer dem Befestigungsbauteil 300 abgewandten Seite eine entsprechende Mehrzahl von Öffnungen 310 auf, durch die die Schrauben 290 mit dem Befestigungsbauteil 300 verschraubt werden können, um eine Befestigung bzw. Verbindung des Trägers 230 mit dem Befestigungsbauteil 300 zu schaffen. Das Befestigungsbauteil 300 ist hierbei mit dem Rotorblatt 100 über eine Verklebung 320 befestigt.
Die hier eingesetzte Befestigungstechnik ist im vorliegenden Fall gewählt worden, da Rotorblätter 100 typischerweise aus einem laminierten Werkstoff, beispielsweise einem kohlefaser- oder glasfaserverstärkten Kunststoff, gefertigt sind. Da das Einbringen von Gewindebohrungen in dieses Material tendenziell schwierig ist, bietet es sich an dieser Stelle an, die Befestigung über ein entsprechendes verklebtes Befestigungsbauteil 300 zu realisieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch gegebenenfalls auch eine Verschraubung mit dem Rotorblatt 100 bzw. dem Bauteil 160 möglich sein, wenn beispielsweise anstelle einer Gewindebohrung ein durchgängiges Loch vorgesehen wird, sodass das entsprechende mit dem Rotorblatt 100 zu verbindende Bauteil über eine eine Mutter umfassende Verschraubung befestigt werden kann.
Ist hingegen ein Wiederlösen des zu befestigenden Bauteils, also beispielsweise des Trägers 230, nicht beabsichtigt, kann dieses gegebenenfalls auch direkt und unmittelbar mit dem Rotorblatt 100 verklebt werden.
Die Vorrichtung 200 weist ferner an einem zweiten Punkt 280 einen Sensorkopf 330 auf. Der zweite Punkt 280 ist hierbei entlang der Erstreckungsrichtung 130 weiter der erste Punkt 220 von der in 3 nicht gezeigten Aufnahme 100 bzw. dem proximalen Ende 110 des Rotorblatts 100 beabstandet.
Der Träger 230 weist eine Aufnahme 340 für den Sensorkopf 330 auf, mit deren Hilfe der Sensorkopf 330 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 zu dem Träger 230 verschiebbar ist. Durch die Aufnahme 340 kann so der Sensorkopf 330 an Unebenheiten oder andere Randbedingungen des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteils 160 angepasst werden.
Der Sensorkopf 330 weist ein erstes Halteelement 240 auf, an dem das erste Sensorbauteil 210 angebracht ist. Das erste Sensorbauteil 210 ist bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel als Magnetfeldsensor und, genauer gesagt, als Hall-Sensor ausgeführt. Über eine Bohrung 350 in dem ersten Halteelement 240 ist ein elektrisches Anschlusskabel 360 nach außen geführt. Die Bohrung 350 kann mit Hilfe eines Harzes oder eines anderen Materials verschlossen werden.
Genauer gesagt weist das erste Halteelement 240 eine Deckplatte 370 und ein Führungsbauteil 380 auf, die miteinander verschraubt sind. Die Deckplatte 370 und das Führungsbauteil 380 bilden zusammen einen Hohlraum aus, in dem das zweite Halteelement 270 bzw. ein Stempel 390 des zweiten Halteelements angeordnet ist. Mit dem Stempel 390 ist eine Bodenplatte 400 über eine Mutter 410 verbunden. Zu diesem Zweck weist der Stempel 390 einen verjüngten Abschnitt mit einem entsprechenden Außengewinde auf.
An einem dem zweiten Sensorbauteil 260 abgewandten Ende weist das zweite Halteelement 270 bzw. der Stempel 390 eine gewölbte bzw. kugelkalottenförmige Oberfläche 420 auf, mit der der Sensorkopf 330 wenigstens mittelbar mit dem zweiten Punkt 280 an der Innenfläche des Rotorblatts 100 in Kontakt steht. Das zweite Halteelement 270 weist ferner im Bereich der Oberfläche 420 eine Dichtung 430 auf, die den Sensorkopf bzw. die Oberfläche 420 gegen ein Eindringen von Schmutzpartikeln zwischen den Sensorkopf 330 bzw. die Oberfläche 420 und die entsprechende Auflagefläche im Bereich des zweiten Punkts 280 schützt. Der erste und der zweite Punkt 230, 280 können bei anderen Ausführungsbeispielen auch an einer Außenfläche des Bauteils 160 angeordnet sein.
Die gewölbte Oberfläche 420, die neben der in 3 gezeigten Kugelkalottenform bei anderen Ausführungsbeispielen auch anders, beispielsweise ellipsoid, ausgeführt sein kann, die einem Ausgleich eines Winkels, den das Rotorblatt 100 im Falle einer Verkippung bzw. Verformung gegebenenfalls annehmen kann. So ist bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel das zweite Halteelement 270 sowie das erste Halteelement 240 gerade derart ausgebildet, dass das zweite Halteelement 270 sich bezüglich dem ersten Halteelement nur entlang einer Bewegungsrichtung 440 linear bewegen kann. Die Bewegungsrichtung 440 verläuft hierbei im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 und entspricht einer Rotations- bzw. Symmetrieachse des Führungsbauteils 380. Hierdurch kann eine Orientierung der beiden Sensorbauteile 210, 260 zueinander auch während einer Veränderung des Abstands zwischen diesen beiden im Wesentlichen konstant gehalten werden. Dadurch, dass das zweite Sensorbauteil 260 mit dem zweiten Halteelement 270 verbunden bzw. auf diesem angeordnet ist und das zweite Halteelement 270 sich im Wesentlichen nur entlang der Bewegungsrichtung 440 im Inneren des ersten Halteelements 240 bewegen kann, ändert sich bei einer entsprechenden Bewegung die Orientierung der beiden Sensorbauteile 210, 260 zueinander nicht. Anders ausgedrückt kann das zweite Halteelement 270 sich zu dem ersten Halteelement 240 entlang genau der Bewegungsrichtung 440 linear bewegen.
Die Deckplatte 370 und das Führungsbauteil 380 des ersten Halteelements 240 sowie die pilzförmige Ausgestaltung des Stempels 390 des zweiten Halteelements 270 bewirken, dass die beiden Sensorbauteile 210, 260 in einem von dem Innenraum des Rotorblatts 100 abgekapselten Raum angeordnet sind. Hierdurch kann eine Wahrscheinlichkeit einer Verschmutzung oder eines Eindringens von Verunreinigungen in den Bereich der beiden Sensorbauteile 210, 260 deutlich reduziert und damit die Lebensdauer und die Genauigkeit der Messergebnisse des Sensorkopfs 330 häufig verbessert werden.
Bei der in 3 gezeigten Vorrichtung 200 sind also der erste Punkt 220 und der zweite Punkt 280 entlang der Erstreckungsrichtung 130 des Rotorblatts 100 voneinander beabstandet. Der Träger 230, der mit dem ersten Punkt 220 mechanisch gekoppelt ist, ist im Zusammenspiel mit dem diesem zuzurechnenden Sensorkopf 330 derart ausgebildet, dass der Magnetfeldsensor (erstes Sensorbauteil 210) und die Magnetfeldquelle (zweites Sensorbauteil 260) einander auf gleicher Höhe entlang der Erstreckungsrichtung 130 des Bauteils 160 bzw. des Rotorblatts 100, jedoch senkrecht zu dieser gegenüber liegen. Der Träger 230 erstreckt sich hierbei im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung 130 des Rotorblatts 100, also des Bauteils 160.
Das Führungsbauteil 380 des ersten Halteelements 240 und die Bodenplatte 400 des zweiten Halteelement 270 sind über ein Federelement 450, genauer gesagt über eine Spiralfeder bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, miteinander gekoppelt. Hierdurch sind die beiden Halteelemente 240, 270 derart miteinander mechanisch gekoppelt, dass diese beiden zusammen, also gemeinsam montierbar sind. Anders ausgedrückt bildet durch das Federelement 450 der Sensorkopf 330 eine gemeinsame Baugruppe, die über die Aufnahme 340 des Trägers 230 integral mit dem Träger 230 verbunden ist. Der Sensorkopf kann so als Ganzes zusammen mit dem Träger auf dem Befestigungsbauteil 300 verschraubt werden. Dies kann zu einer erheblichen Vereinfachung der Montage einer Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem oder an einem Bauteil 160 oder einem Rotorblatt 100 führen.
Um eine Beschädigung des Rotorblatts zu minimieren, ist im Bereich des zweiten Punkts 280 eine zweilagige Unterstützungsfläche 460 auf die Innenseitenfläche des Rotorblatts 100 aufgeklebt worden. Bei anderen Ausführungsbeispielen und/oder bei anderen Einsatzgebieten kann eine entsprechende Unterstützungsfläche 460 jedoch gegebenenfalls entfallen oder auch anders ausgeführt und/oder anders befestigt werden. Die Unterstützungsfläche 460 kann hier beispielsweise aus einem metallischen Werkstück gefertigt sein und auf das Rotorblatt 100 aufgeklebt werden.
Die Bewegungsrichtung 440 entspricht auch im Wesentlichen der Messrichtung, also der Blattverformungsrichtung, die mit Hilfe des Sensorkopfs 330 detektierbar ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann so der Träger 230 eine vergleichbare weitere Aufnahme 340 für einen entsprechenden weiteren Sensorkopf 330 aufweisen. Der weitere Sensorkopf kann dann beispielsweise identisch oder auch abweichend von dem Sensorkopf 330 implementiert werden. Mit Hilfe eines solchen weiteren Sensorkopfs kann nicht nur an einem dritten Punkt (nicht gezeigt in 3) eine entsprechende Erfassung eines Abstandswerts erfolgen, es ist vielmehr auch möglich, den weiteren Sensorkopf um die Erstreckungsrichtung 130 verdreht anzuordnen. Hierdurch kann in einem solchen Fall nicht nur eine Blattverformung entlang der Bewegungsrichtung 440, sondern ebenso entlang der versetzten bzw. verdrehten Richtung erfasst werden. Hierdurch kann also eine Blattverformung 190 nicht nur in einer Richtung, sondern in zwei linear unabhängigen Richtungen und damit in der durch die entsprechenden Vektoren aufgespannten Ebene, erfasst werden.
4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Sensorkopfs 330 und seiner Montage am Träger 230. Wie bereits zuvor erwähnt wurde, ist der Sensorkopf 330 und damit das erste Halteelement 240 gegenüber dem Träger 270 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 (nicht gezeigt in 4), also entlang der Bewegungsrichtung 440, verschiebbar ausgeführt. Hierdurch ist es möglich, einen Abstand zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetfeldquelle einstellbar zu machen.
Zu diesem Zweck weist die Aufnahme 340 eine seitliche Bohrung 470 auf, bei der es sich um eine Gewindebohrung handelt. In der seitlichen Bohrung 470 ist eine Madenschraube 480 eingedreht, die den Sensorkopf 330 in der Aufnahme 340 gegen ein Verrutschen entlang der Bewegungsrichtung 440 sichert.
Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen andere Befestigungsmethoden zur Befestigung des Sensorkopfs 330 bzw. des ersten Halteelements 240 in einer entsprechenden Aufnahme 340 vorgesehen werden. So kann beispielsweise eine Verklemmung, jedoch auch eine andere kraftschlüssige, formschlüssige oder stoffschlüssige Verbindungstechnik zur Fixierung des Sensorkopfs 330 in der Aufnahme 340 herangezogen werden.
Die Einstellung der Position des Sensorkopfs 330 entlang der Bewegungsrichtung 440, also entlang der senkrecht zu der nicht in 4 gezeigten Erstreckungsrichtung 130, erfolgt hierbei derart, dass der Magnetfeldsensor, also bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel das erste Sensorbauteil 210, in einem unverspannten Zustand des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteils 160 eine Ausgangsspannung U₀ bereitstellt. Diese entspricht einem Abstand S₀ zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorbauteil 210, 260, wie dies in 4 eingezeichnet ist. Um nun die Positionierung des ersten Halteelements 240, also des Sensorkopfs 330, zu ermöglichen, wird die Madenschraube 480 so weit gelöst, dass das erste Halteelement 240 bzw. der Sensorkopf 330 in der Aufnahme 340 entlang der Bewegungsrichtung 440 linear verschiebbar ist. Das zweite Sensorbauteil 260 wird über das entsprechende zweite Halteelement 270, genauer gesagt über die gewölbte Oberfläche 420, mit dem zweiten Punkt 280 mittelbar über die Unterstützungsflächen 460 oder unmittelbar in Kontakt gebracht. Anschließend wird in einen Spalt 490 zwischen dem ersten Halteelement 240 und dem zweiten Halteelement 270, der von dem Federelement 450 überbrückt wird, ein Kalibrierwerkzeug 500 derart eingebracht, dass der Spalt 490 eine Höhe S*₀ annimmt. Liegt diese Distanz S*₀ an dem Spalt 490 an, liegt zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorbauteil 210, 260 der zuvor genannte Abstand S₀ an. Nach dem Aussetzen des zweiten Halteelements 240 auf den zweiten Punkt 280 und dem Einstellen des Spalts 490 auf seinen Soll-Wert S*₀ liegt also der Sollabstand S₀ zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetfeldquelle an, sodass der Sensorkopf 330 bzw. das erste Halteelement 240 in dieser Position durch Anziehen der Madenschraube 480 fixiert werden kann. Anschließend kann das Kalibrierwerkzeug 500 aus dem Spalt 490 entfernt werden.
Tritt nun eine Änderung ΔS des Abstands zwischen den beiden Sensorbauteilen 210, 260 auf, ändert sich entsprechend auch die von dem Magnetfeldsensor abgegebene Spannung um einen entsprechenden Wert U_S. Die Änderung der Ausgangsspannung geht hierbei auf eine Änderung des den Magnetfeldsensor durchsetzenden magnetischen Flusses bzw. einer Änderung des entsprechenden Magnetfeldes zurück. Diese Änderung ist eine Folge der Ausbreitung der Feldlinien der Magnetfeldquelle, wobei die magnetische Feldstärke bzw. die magnetische Flussdichte sich mit änderndem Abstand zwischen der Magnetfeldquelle und dem Magnetfeldsensor ändert.
Das beschriebene Verfahren bzw. die beschriebene Sensorfunktion, bei der eine Änderung des Abstands in eine Änderung einer Spannung umgesetzt wird, kann bei anderen Ausführungsbeispielen, beispielsweise bei Einsatz einer entsprechenden Auswertungsschaltung, auch anderweitig implementiert werden. Insbesondere ist diese nicht abhängig davon, ob ein Hall-Sensor oder ein magnetoresistiver Sensor zum Einsatz kommt. So kann bei anderen Ausführungsbeispielen entsprechend auch ein Strom als Sensorsignal von dem Magnetfeldsensor bereitgestellt werden. Dieser Strom bzw. Stromwert kann auch als Rückkopplungssignal dem Magnetfeldsensor aufgeprägt werden, sodass durch sich ändernde elektrische Werte eine Änderung der Betriebsbedingungen des Magnetfeldsensors umgangen werden kann. So kann es beispielsweise möglich sein, durch eine entsprechende Rückkopplungsschaltung im Rahmen einer gegebenenfalls implementierten Auswertungsschaltung stets die gleiche Leistung an den betreffenden Magnetfeldsensor zu dissipieren und so die Temperatur des Magnetfeldsensors konstant zu halten, um eine Messgenauigkeit gegebenenfalls verbessern zu können.
5 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 200 zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts 220 (nicht gezeigt in 5) von einem zweiten Punkt 280. Die Vorrichtung 200 weist entsprechenden ein erstes und ein zweites Sensorbauteil 210, 260 auf, bei denen es sich wiederum um einen Magnetfeldsensor im Falle des ersten Sensorbauteils 210 und einer Magnetfeldquelle in Form eines Permanentmagneten bei dem zweiten Sensorbauteil 260 handelt. Das erste Sensorbauteil 210 ist mit einem ersten Halteelement 240 mechanisch verbunden, welches eine Bohrung 350 zur Führung und Kontaktierung eines Anschlusskabels 360 des Magnetfeldsensors umfasst. Die Magnetfeldquelle ist auf einem zweiten Halteelement 270 angeordnet und mit diesem mechanisch verbunden. Das zweite Halteelement 270 ist hierbei nicht lösbar mit der Innenfläche – bei anderen Ausführungsbeispielen gegebenenfalls mit einer Außenfläche – des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteils 160 verbunden. Im Falle eines Rotorblatts 100, das – wie zuvor erwähnt wurde – aus laminiertem Material häufig gefertigt ist, kann das zweite Halteelement 270 beispielsweise mit dem Rotorblatt 100 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verklebt, sein.
Das erste Halteelement 240 ist wiederum über eine Aufnahme 340 mit einem Träger 230 mechanisch verbunden, wobei vor einer mechanischen Fixierung des ersten Halteelements 240 diese entlang der Bewegungsrichtung 440 linear verschiebbar ist. Zur mechanischen Fixierung des ersten Halteelements 240 weist die Aufnahme 340 wiederum eine Bohrung 470 auf, in die eine Madenschraube 480 eindrehbar ist, um das erste Halteelement 240 in der Aufnahme 340 mechanisch zu fixieren. Um auch hier eine Einstellung des Abstands zwischen dem ersten Halteelement 240 und dem zweiten Halteelement 270 zu ermöglichen, kann auch hier ein Kalibrierwerkzeug 500 in einen Spalt 490 zwischen diesen beiden Halteelementen 240, 270 eingeführt werden. Nach dem Fixieren des ersten Halteelements 240 kann das Kalibrierwerkzeug 500 dann entsprechend entfernt werden.
Hierdurch kann analog ausgehend von einem Sollabstand So zwischen dem ersten Sensorbauteil 210 und dem zweiten Sensorbauteil 260 und einer daraus resultierenden Hall-Spannung oder Messspannung U₀ bei einer Änderung des Abstands ΔS eine entsprechende Änderung der Hall-Spannung um +/–U_S eintreten.
Auch bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kann es ratsam sein, das erste und das zweite Sensorbauteil 210, 260 in einem von dem Innenraum des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteils 160 abgekapselten Raum anzuordnen. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 200 zwischen dem ersten Halteelement 240 und dem zweiten Halteelement 270 eine Dichtung oder ein Dichtelement 510 auf, welches geeignet ist, eine Kontaminierung des ersten und/oder des zweiten Sensorbauteils 210, 260 zu unterbinden, jedoch zumindest unwahrscheinlicher zu machen.
Selbstverständlich kann bei dem in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200 das Federelement 450 ebenso als ergänzende Dichtung oder als ergänzendes Dichtelement ausgeführt werden. So kann bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich das Federelement mit einer Gummi- oder Kunststoffmembran überzogen werden, um so ein Eindringen von Verunreinigungen oder anderen festen oder flüssigen Partikeln weiter zu reduzieren.
Im Unterschied zu den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200 unterscheidet sich die Vorrichtung 200 aus 5 hinsichtlich ihrer Funktionalitäten durch mehrere Aspekte. Dadurch, dass bei dieser Vorrichtung das zweite Halteelement 270 unmittelbar mit dem Rotorblatt 100 verklebt wird, kann bei diesem Ausführungsbeispiel gegebenenfalls eine mechanische Verbindung der beiden Halteelemente 240, 270 fehlen, weshalb dieser Sensorkopf auch als berührungslos bezeichnet wird. Selbstverständlich kann das Dichtelement 510 jedoch auch bei anderen Ausführungsbeispielen als Federelement ausgeführt werden, sodass dieses eine Verbindung der beiden Halteelemente 240, 270 zueinander schafft. Unbeschadet dieser Möglichkeit sollte jedoch gegebenenfalls bei diesem Ausführungsbeispiel eine mechanische Fixierung, also beispielsweise eine Verklebung, des zweiten Halteelements 270 mit dem Rotorblatt 100 bzw. dem Bauteil 160 im Bereich des zweiten Punkts 280 stattfinden.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel, wie bereits bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, kann der Magnetfeldsensor, also hier das erste Sensorbauteil 210, sowohl auf Basis der Hall-Sensortechnik als auch auf Basis magnetoresistiver Sensoren umgesetzt werden. Als Magnetfeldquelle, also als zweites Sensorbauteil 260, bei den hier bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen kann ein Permanentmagnet, ein Elektromagnet mit einer Spule oder eine Kombination der beiden Techniken eingesetzt werden. Als Permanentmagnet kann beispielsweise ein Neodym-Eisen-Bor-Magnet verwendet werden.
Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungsbeispielen auch das erste Sensorbauteil 210 als Magnetfeldquelle und das zweite Sensorbauteil 260 als Magnetfeldsensor implementiert werden.
Während zuvor als Bauteile 160 stets Rotorblätter 100 beschrieben worden sind, können jedoch Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung 200 auch im Zusammenhang mit anderen Bauteilen 160, beispielsweise anderen Hohlkörpern eingesetzt werden. Neben einem Rotorblatt 100 einer Windkraftanlage kann eine Vorrichtung 200 daher beispielsweise auch im Zusammenhang mit einem Turm einer Windkraftanlage oder auch einem anderen Bauteil 160 verwendet werden. So umfasst ein Ausführungsbeispiel ein Rotorblatt 100 einer Windkraftanlage mit einer Aufnahme 120 zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage, wobei das Rotorblatt 100 ferner eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel aufweist. Das Rotorblatt 100 stellt hierbei das Bauteil 160 dar, wobei der erste und der zweite Punkt 220, 280 an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts 100 liegen. Der erste Punkt 220 ist hierbei näher als der zweite Punkt 280 an der Aufnahme 120 bzw. dem proximalen Ende 110 des Rotorblatts 100 angeordnet. Ein Ausführungsbeispiel umfasst ferner einen Turm einer Windkraftanlage, der eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, wobei der Turm das Bauteil 160 darstellt. Der erste und der zweite Punkt 220, 280 liegen in diesem Fall an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Turms.
Ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts 220 von einem zweiten Punkt 280, wobei der erste Punkt 220 und der zweite Punkt 280 an einem Bauteil 160 angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung 130 des Bauteils 160 um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, umfasst so ein Bereitstellen eines ersten Sensorbauteils 210, das mit dem ersten Punkt 220 mechanisch gekoppelt ist. Es umfasst ferner ein Bereitstellen eines zweiten Sensorbauteils 260, das mit dem zweiten Punkt 280 mechanisch gekoppelt ist. Ebenso umfasst es ein Erzeugen eines Magnetfeldes an dem ersten oder dem zweiten Sensorbauteil 210, 260 sowie ein Erfassen des erzeugten Magnetfelds an dem jeweils anderen Punkt des ersten und des zweiten Punkts 210, 280. Das von dem Magnetfeldsensor erfasste Magnetfeld hängt hierbei von dem Abstandswert ab.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens kann das Bauteil 160 beispielsweise ein Hohlkörper, beispielsweise ein Rotorblatt 100 einer Windkraftanlage sein. Der erste und der zweite Punkt 220, 280 sind in diesem Fall an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Hohlkörpers oder des Rotorblatts 100 angeordnet, wobei der Abstandswert optional einen Rückschluss auf eine Durchbiegung des Rotorblatts erlaubt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Bauteil 160 auch ein Turm einer Windkraftanlage sein, wobei der erste und der zweite Punkt 220, 280 wiederum an der Innenfläche oder der Außenfläche des Turms angeordnet ist und der Abstandswert erneut einen Rückschluss auf eine Durchbiegung des Turms ermöglicht.
Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung 200 können daher im Zusammenhang mit Rotorblättern 100 in Windkraftanlagen, aber auch zur Turmüberwachung bei Windkraftanlagen eingesetzt werden. Ausführungsbeispiele können so Hall-Sensor-Einheiten 330 zur Erfassung von Rotorblattlasten umfassen. Im Falle der Verwendung eines Hall-Sensors kann so beispielsweise die generierte Hall-Spannung direkt als Steuergröße zur Anlagennachführung verwendet werden. Auch im Falle magnetoresistiver Sensoren kann eine entsprechende Spannung direkt als Steuergröße herangezogen werden. Eine Signalumwandlung und/oder eine Signalverarbeitung kann gegebenenfalls eingespart werden. Darüber hinaus können die genannten Sensortechnologien eine hohe Sensorauflösung ermöglichen und können ferner eine kurze Gesamtlänge und damit einhergehende leichte Bauweise ermöglichen. Durch die beschriebenen Ausgestaltungen können sie sehr robust ausgeführt werden und können eine lange Lebensdauer aufweisen. Auch ist ein Energiebedarf durch den Einsatz der beschriebenen Techniken gering.
Im Vergleich zu konventionellen Sensoren auf einer Gondel einer Windkraftanlage, also einem Anemometer und/oder einer Wetterfahne, kann so gegebenenfalls eine Bestimmung der realen Windverhältnisse verbessert werden. Diese Sensoren erfassen nur einen kleinen Ausschnitt des Windfeldes. Ein Rotor oder auch ein Rotorblatt überstreicht auf Grund seines Durchmessers bzw. der Länge entlang der Erstreckungsrichtung eine deutlich größere Fläche, weshalb eine Erfassung oder Detektion der real herrschenden Bedingungen gegebenenfalls genauer sein kann.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blue-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, ein Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
So umfasst ein Ausführungsbeispiel auch ein Programm mit einem Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, wenn das Programm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezugszeichenliste

100: Rotorblatt
110: proximales Ende
120: Aufnahme
130: Erstreckungsrichtung
140: Montagefläche
150: Bohrung
160: Bauteil
170: Kantenbereich
180: Führungsbauteil
190: Blattverformung
200: Vorrichtung
210: erstes Sensorbauteil
220: erster Punkt
230: Träger
240: erstes Halteelement
250: feste Einspannung
260: zweites Sensorbauteil
270: zweites Halteelement
280: zweiter Punkt
290: Schraube
300: Befestigungsbauteil
310: Öffnung
320: Verklebung
330: Sensorkopf
340: Aufnahme
350: Bohrung
360: Anschlusskabel
370: Deckplatte
380: Führungsbauteil
390: Stempel
400: Bodenplatte
410: Mutter
420: Oberfläche
430: Dichtung
440: Bewegungsrichtung
450: Federelement
460: Unterstützungsfläche
470: seitliche Bohrung
480: Madenschraube
490: Spalt
500: Kalibrierwerkzeug
510: Dichtelement

Claims

Vorrichtung (200) zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts (220) von einem zweiten Punkt (280), wobei der erste Punkt (220) und der zweite Punkt (280) an einem Bauteil (160) angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (130) des Bauteils (160) um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, mit folgenden Merkmalen: einem ersten Sensorbauteil (210), das mit dem ersten Punkt (220) mechanisch gekoppelt ist; und einem zweiten Sensorbauteil (260), das mit dem zweiten Punkt (280) mechanisch gekoppelt ist, wobei das erste Sensorbauteil (210) eine Magnetfeldquelle und das zweite Sensorbauteil (260) ein Magnetfeldsensor oder das erste Sensorbauteil (210) der Magnetfeldsensor und das zweite Sensorbauteil (260) die Magnetfeldquelle ist; und wobei der Magnetfeldsensor ausgebildet ist, um ein von der Magnetfeldquelle erzeugtes oder beeinflusstes und von dem Abstandswert abhängiges Magnetfeld zu erfassen; wobei das erste (210) und das zweite Sensorbauteil (260) in einem abgekapselten Raum angeordnet sind.
Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 1, die ferner eine Auswertungsschaltung umfasst, die mit dem Magnetfeldsensor gekoppelt und ausgebildet ist, um ein von dem Magnetfeldsensor bereitgestelltes Sensorsignal, das eine Information bezüglich des erfassten Magnetfeldes umfasst, zu empfangen und ein Auswertungssignal auf Basis des erfassten Sensorsignals bereitzustellen, das eine Information bezüglich des Abstandswertes umfasst.
Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste Punkt (220) und der zweite Punkte (280) entlang der Erstreckungsrichtung (130) voneinander beabstandet sind, und die ferner einen Träger (230) umfasst, der mit dem ersten Punkt (220) mechanisch gekoppelt ist und so ausgebildet ist, dass der Magnetfeldsensor und die Magnetfeldquelle einander auf gleicher Höhe entlang der Erstreckungsrichtung (130) des Bauteils (160) und senkrecht zu dieser einander gegenüberliegen.
Vorrichtung (200) nach Anspruch 3, bei der das erste Sensorbauteil (210) auf einem ersten Halteelement (240) angeordnet ist, und bei der das erste Halteelement (240) gegenüber dem Träger (230) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (130) verschiebbar ausgeführt ist, um einen Abstand zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetfeldquelle einstellbar zu machen.
Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem es sich bei dem Bauteil (160) um einen Hohlkörper handelt, und wobei der abgekapselte Raum von einem Innenraum des Hohlkörpers abgekapselt ist.
Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Sensorbauteil (210) auf einem ersten Halteelement (240) angeordnet ist, bei der das zweite Sensorbauteil (220) auf einem zweiten Halteelement (270) angeordnet ist, wobei das zweite Halteelement (270) zu dem ersten Halteelement (240) entlang genau einer Bewegungsrichtung linear beweglich geführt ist.
Vorrichtung (200) nach Anspruch 6, bei der das zweite Halteelement (270) über ein Federelement (450) mit dem ersten Halteelement (240) mechanisch derart gekoppelt ist, dass das erste (240) und das zweite Halteelement (270) gemeinsam montierbar sind.
Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei der das zweite Halteelement (270) ferner eine gewölbte Oberfläche (420) aufweist, die mit dem zweiten Punkt (280) in Kontakt bringbar ist, um eine Verwindung oder Verschwenkung des zweiten Halteelements (270) ausgleichbar zu machen.
Rotorblatt (100) einer Windkraftanlage mit einer Aufnahme (120) zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage, mit folgenden Merkmalen: einer Vorrichtung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Rotorblatt (100) das Bauteil (160) ist, wobei der erste (220) und der zweite Punkt (280) an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts (100) liegen, und wobei der erste Punkt (220) näher als der zweite Punkt (280) an der Aufnahme (120) zur Montage an dem Rotor angeordnet ist.
Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts (220) von einem zweiten Punkt (280), wobei der erste Punkt (220) und der zweite Punkt (280) an einem Bauteil (160) angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (130) des Bauteils (160) um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, umfassend: Bereitstellen eines ersten Sensorbauteils (210), das mit dem ersten Punkt (220) mechanisch gekoppelt ist; Bereitstellen eines zweiten Sensorbauteils (260), das mit dem zweiten Punkt (280) mechanisch gekoppelt ist, wobei das erste (210) und das zweite Sensorbauteil (260) in einem abgekapselten Raum angeordnet sind; Erzeugen eines Magnetfeldes an dem ersten (220) oder dem zweiten Punkt (280); und Erfassen des erzeugten Magnetfelds an dem anderen Punkt (220, 280), wobei das von dem Magnetfeldsensor erfasste Magnetfeld von dem Abstandswert abhängt.