DE102012019351A1

DE102012019351A1 - Verfahren und Positioniereinheit zum Zusammenfügen eines Windenergieanlagentorblatts

Info

Publication number: DE102012019351A1
Application number: DE201210019351
Authority: DE
Inventors: Marco Frankowski
Original assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Current assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-03

Abstract

Verfahren zum Zusammenfügen eines Windenergieanlagenrotorblatts aus einem blattwurzelseitigen Segment und einem blattspitzenseitigen Segment, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: • Bereitstellen des blattwurzelseitigen Segments, das eine erste aerodynamische Fläche und eine zweite aerodynamische Fläche aufweist, • Bereitstellen des blattspitzenseitigen Segments, das eine dritte aerodynamische Fläche und eine vierte aerodynamische Fläche aufweist, • Bereitstellen einer Positioniereinheit, die ein Unterteil und ein Oberteil aufweist, wobei das Unterteil eine erste Kontaktfläche, die komplementär zu der ersten aerodynamischen Fläche geformt ist, und eine dritte Kontaktfläche, die komplementär zu der dritten aerodynamischen Fläche geformt und relativ zu der ersten Kontaktfläche fest angeordnet ist, aufweist und wobei das Oberteil eine zweite Kontaktfläche, die komplementär zu der zweiten aerodynamischen Fläche geformt ist, und eine vierte Kontaktfläche, die komplementär zu der vierten aerodynamischen Fläche geformt und relativ zu der zweiten Kontaktfläche fest angeordnet ist, aufweist, • Anordnen des blattwurzelseitigen Segments und des blattspitzenseitigen Segments an der Positioniereinheit, so dass sich die beiden Segmente in einer für das Zusammenfügen vorgesehenen, relativen Position zueinander befinden, • Schließen der Positioniereinheit durch Zusammenführen von Unterteil und Oberteil, so dass die erste Kontaktfläche an der ersten aerodynamischen Fläche, die zweite Kontaktfläche an der zweiten aerodynamischen Fläche, die dritte Kontaktfläche an der dritten aerodynamischen Fläche und die vierte Kontaktfläche an der vierten aerodynamischen Fläche anliegt, • Anordnen von Klebstoff in einem Verbindungsbereich zwischen dem blattwurzelseitigen Segment und dem blattspitzenseitigen Segment, • Aushärten des Klebstoffs, während sich das blattwurzelseitige Segment und das blattspitzenseitige Segment in der geschlossenen Positioniereinheit befinden, • Entfernen der Positioniereinheit nach dem Aushärten des Klebstoffs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Windenergieanlagenrotorblatts aus einem blattwurzelseitigen Segment und einem blattspitzenseitigen Segment sowie eine Positioniereinheit zu diesem Zweck.
Die Entwicklung von Windenergieanlagen mit immer höherem Leistungsvermögen führt zu immer größeren Rotorblättern. Rotorblätter mit Längen von 50 Meter und mehr sind heute üblich. Hieraus ergeben sich erhebliche konstruktive und logistische Schwierigkeiten. Die im Betrieb derartiger Rotorblätter auftretenden, ständig wechselnden Lasten stellen höchste Anforderungen an die Festigkeit der Rotorblätter. Die Montage der Rotorblätter an der Windenergieanlage wird durch die Größe und das Gewicht der Rotorblätter erschwert. Der Transport vom Ort der Fertigung der Rotorblätter zum Standort der Windenergieanlage ist häufig nur noch möglich, wenn das Rotorblatt in zwei oder mehr Segmente geteilt wird. Diese Segmente müssen dann auf der Baustelle, am Standort der Windenergieanlage, zusammengefügt werden. Vor dem Hintergrund der skizzierten Festigkeitsanforderungen und der teils widrigen Arbeitsbedingungen auf der Baustelle stellt dies eine Meisterleistung der Ingenieure dar.
Die meisten bekannten Konzepte zum Zusammenfügen von Rotorblattsegmenten sehen eine Verschraubung oder sonstige Verspannung der Segmente miteinander vor. Ein Beispiel ist aus der Druckschrift EP 2 075 467 A2 bekannt geworden. Die Druckschrift zeigt mehrere Halterungen, von denen jeweils eine an einem Ende eines Rotorblattsegments fixiert wird. Anschließend werden die zu beiden Seiten einer Teilungsstelle an den jeweiligen Segmenten befestigten Halterungen unter Zuhilfenahme einer Führung aufeinander zu bewegt und die Segmente werden miteinander verspannt. Bei einer solchen Verspannung der Segmente, beispielsweise mithilfe von Gewindebolzen, sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Ausrichtung der beiden Segmente relativ zu einander überschaubar, weil verbleibende Ungenauigkeiten in der Regel durch das Anziehen der Gewindebolzen ausgeglichen werden. Außerdem ist eine derartige Teilungsstelle nach dem Verspannen sofort belastbar, sodass die Ausrichtung der Segmente zu einander nur für kurze Zeit gewährleistet sein muss.
Höhere Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit während des Zusammenfügens stellen andere bekannte Teilungskonzepte, bei denen die Segmente miteinander verklebt werden. Beispiele für die Ausführung einer solchen Verklebung zeigt die Druckschrift EP 1 761 702 B1 . Die Druckschrift beschreibt eine Justierung der Höhe beider Enden der zu verbindenden Segmente mithilfe lasergesteuerter Aktuatoren. Wenn eine perfekte Ausrichtung in dieser Richtung gegeben ist, werden die beiden Segmente mithilfe weiterer Aktuatoren aufeinander zu bewegt und verklebt.
Damit vergleichbar ist das aus der Druckschrift WO 2010/135737 A1 bekannte Vorgehen. In dieser Druckschrift ist vorgesehen, die einzelnen Segmente miteinander zu verbinden, während sich diese noch auf ihren jeweiligen, für den Transport zur Baustelle verwendeten Transportwagen befinden. Die Segmente sind an beiden Enden auf speziellen Trägern gelagert, die ein Justieren der Segmente auf den Transportwagen in mehreren Richtungen ermöglichen. Zur Ausrichtung der Transportwagen kann ein Laser-Ausrichtungssystem herangezogen werden.
Aus der Druckschrift EP 2 249 031 A2 ist bekannt geworden, zwei Segmente eines Rotorblatts mit und zwischen zwei Halbschalen zu verkleben, die im Bereich der Teilungsstelle die Oberfläche des fertigen Rotorblatts bilden.
Aus der Druckschrift DE 10 2008 022 699 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Heizen von Rotorblättern bekannt geworden. Zu Reparaturzwecken eines Rotorblatts soll um die Reparaturstelle herum eine Umhüllung angelegt und in einen Zwischenraum zwischen der Umhüllung und dem Rotorblatt Heißluft eingeblasen werden. Diese Beheizung soll zum Aushärten von Reparaturharz verwendet werden.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Windenergieanlagenrotorblatts aus einem blattwurzelseitigen Segment und einem blattspitzenseitigen Segment zur Verfügung zu stellen, das unter Praxisbedingungen einfacher und zuverlässiger ausgeführt werden kann, sowie eine für das Verfahren vorgesehene Positioniereinheit.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Das Verfahren dient zum Zusammenfügen eines Windenergieanlagenrotorblatts, welches aus einem blattwurzelseitigen Segment und einem blattspitzenseitigen Segment besteht, und weist die folgenden Schritte auf:

• Bereitstellen des blattwurzelseitigen Segments, das eine erste aerodynamische Fläche und eine zweite aerodynamische Fläche aufweist,
• Bereitstellen des blattspitzenseitigen Segments, das eine dritte aerodynamische Fläche und eine vierte aerodynamische Fläche aufweist,
• Bereitstellen einer Positioniereinheit, die ein Unterteil und ein Oberteil aufweist, wobei das Unterteil eine erste Kontaktfläche, die komplementär zu der ersten aerodynamischen Fläche geformt ist, und eine dritte Kontaktfläche, die komplementär zu der dritten aerodynamischen Fläche geformt und relativ zu der ersten Kontaktfläche fest angeordnet ist, aufweist und wobei das Oberteil eine zweite Kontaktfläche, die komplementär zu der zweiten aerodynamischen Fläche geformt ist, und eine vierte Kontaktfläche, die komplementär zu der vierten aerodynamischen Fläche geformt und relativ zu der zweiten Kontaktfläche fest angeordnet ist, aufweist,
• Anordnen des blattwurzelseitigen Segments und des blattspitzenseitigen Segments an der Positioniereinheit, so dass sich die beiden Segmente in einer für das Zusammenfügen vorgesehenen, relativen Position zueinander befinden,
• Schließen der Positioniereinheit durch Zusammenführen von Unterteil und Oberteil, so dass die erste Kontaktfläche an der ersten aerodynamischen Fläche, die zweite Kontaktfläche an der zweiten aerodynamischen Fläche, die dritte Kontaktfläche an der dritten aerodynamischen Fläche und die vierte Kontaktfläche an der vierten aerodynamischen Fläche anliegt,
• Anordnen von Klebstoff in einem Verbindungsbereich zwischen dem blattwurzelseitigen Segment und dem blattspitzenseitigen Segment,
• Aushärten des Klebstoffs, während sich das blattwurzelseitige Segment und das blattspitzenseitige Segment in der geschlossenen Positioniereinheit befinden,
• Entfernen der Positioniereinheit nach dem Aushärten des Klebstoffs.

Mit dem Begriff „aerodynamische Fläche” ist gemeint, dass die betreffenden Oberflächen der Segmente im Betrieb des zusammengefügten Windenergieanlagenrotorblatts aerodynamisch wirksam werden, d. h. von der Luft umströmt werden. Es handelt sich also um äußere Flächen. Die erste aerodynamische Fläche kann der zweiten aerodynamischen Fläche gegenüber liegen. Die dritte aerodynamische Fläche kann der vierten aerodynamischen Fläche gegenüber liegen. Bei dieser Anordnung kann das betreffende Segment also zwischen den an den jeweils gegenüber liegenden aerodynamischen Flächen anliegenden Kontaktflächen gehalten und/oder von den Kontaktflächen umschlossen werden. Insbesondere kann die erste aerodynamische Fläche an einer Saugseite des blattwurzelseitigen Segments und die zweite aerodynamische Fläche an einer Druckseite des blattwurzelseitigen Segments angeordnet sein oder umgekehrt. Entsprechend kann sich die dritte aerodynamische Fläche an einer Saugseite des blattspitzenseitigen Segments und die vierte aerodynamische Fläche an einer Druckseite des blattspitzenseitigen Segments befinden, oder umgekehrt.
Bei der Erfindung befinden sich die beiden Segmente nach dem Anordnen an der Positioniereinheit bereits in einer für das Zusammenfügen vorgesehenen, relativen Position zueinander. Bei dieser vorgegebenen Position handelt es sich zumindest um eine Grobpositionierung, die beispielsweise wie eingangs bei den bekannten Verfahren erläutert mithilfe von speziellen Trägern und/oder Ausrichtungsmitteln hergestellt werden kann. Wegen der hierbei unvermeidlichen Toleranzen kann es jedoch noch Abweichungen von der idealen Anordnung geben. Diese Abweichungen führen dazu, dass insbesondere die aerodynamischen Flächen der beiden Segmente relativ zu einander noch nicht exakt ausgerichtet sind.
Darum wird bei der Erfindung nach dieser Grobpositionierung die Positioniereinheit durch Zusammenführen von Unterteil und Oberteil geschlossen. Im geschlossenen Zustand der Positioniereinheit liegen die vier Kontaktflächen der Positioniereinheit jeweils an einer zugeordneten aerodynamischen Fläche eines Segments an. Da die relative Anordnung der ersten Kontaktfläche und der dritten Kontaktfläche durch die Geometrie des Unterteils und die relative Anordnung der zweiten Kontaktfläche und der vierten Kontaktfläche durch die Geometrie des Oberteils fest vorgegeben sind, ist bei der Erfindung sichergestellt, dass bei geschlossener Positioniereinheit auch die an diesen Kontaktflächen anliegenden aerodynamischen Flächen der beiden Blattsegmente perfekt zu einander ausgerichtet sind und sich die beiden Segmente somit auch insgesamt in ihrer für das zusammengefügte Rotorblatt vorgesehenen Position befinden. Die Blattsegmente können sich bei der Feinpositionierung in der Positioniereinheit beim Zusammenführen von Ober- und Unterteil selbsttätig zueinander ausrichten.
Die Kontaktflächen können starr ausgebildet sein, sodass eine Verformung der Kontaktflächen beim Schließen der Positioniereinheit infolge einer abweichenden Anordnung eines der Segmente ausgeschlossen ist.
Gleichzeitig erleichtert die Positioniereinheit, die beiden Segmente in der vorgesehenen Anordnung für einen längeren Zeitraum zu fixieren, insbesondere so lange, wie zum Aushärten des Klebstoffs notwendig.
Die Positioniereinheit ist insbesondere für einen mobilen Einsatz vorgesehen. Da sie nach dem Aushärten des Klebstoffs von dem zusammengefügten Rotorblatt entfernt wird, kann sie mehrfach verwendet werden. Um die Positioniereinheit an den beiden Segmenten anzuordnen, kann sie in ein geeignetes Gestell integriert oder daran befestigt sein. Das Gestell kann ein Justieren der Anordnung der Positioniereinheit relativ zu den Segmenten ermöglichen. Insbesondere kann es sich um ein selbstnivellierendes Auflager handeln. Die Positioniereinheit kann auch an einem Fahrzeug befestigt sein, beispielsweise an einem Radlader, sodass sie mittels einer Hubvorrichtung in die gewünschte Position gebracht werden kann.
Die Positioniereinheit kann Verriegelungsmittel aufweisen, um Oberteil und Unterteil im geschlossenen Zustand zu fixieren.
Oberteil und/oder Unterteil können mit einem oder mehreren Anschlägen versehen sein, der oder die im geschlossenen Zustand der Positioniereinheit an einem oder mehreren Gegenstücken anliegen. Auf diese Weise kann einfach und zuverlässig überprüft werden, ob sich die Positioniereinheit im geschlossenen Zustand befindet. Außerdem ermöglichen entsprechende Anschläge auch ein einfaches Zusammenführen von Oberteil und Unterteil exakt bis in die geschlossene Stellung, ohne eine Beschädigung der in der Positioniereinheit befindlichen Segmente zu riskieren.
In einer Ausgestaltung ist an mindestens einer der aerodynamischen Flächen ein Positionierungsvorsprung und an der zugehörigen Kontaktfläche eine Positionierungsaussparung angeordnet oder umgekehrt, wobei Positionierungsvorsprung und Positionierungsaussparung beim Schließen der Positioniereinheit ineinander greifen. Der Positionierungsvorsprung oder das die Positionierungsaussparung umgebende Material kann elastisch ausgebildet sein, sodass ein Einrasten in die ineinander greifende Anordnung möglich ist. Insbesondere kann der Positionierungsvorsprung eine umlaufende Rippe sein, die in einer Querschnittsebene durch eines der Segmente oder durch die zugeordneten Kontaktflächen der Positioniereinheit angeordnet ist. Die damit zusammenwirkende Positionierungsaussparung kann eine entsprechend umlaufende Nut sein. Durch die genannten zusammenwirkenden Elemente wird die exakte Positionierung des betreffenden Segments in der Positioniereinheit jedenfalls in deren geschlossenem Zustand noch genauer definiert.
In einer Ausgestaltung erfolgt das Schließen der Positioniereinheit durch Zusammenklappen von Oberteil und Unterteil um eine Drehachse. Dadurch wird die Beweglichkeit der Positioniereinheit auf einen einzigen Freiheitsgrad eingeschränkt, was das Erreichen der geschlossenen Stellung vereinfacht. Die Drehachse kann insbesondere im Bereich der Profilendkanten der beiden Segmente angeordnet sein, insbesondere in Form eines Scharniers, welches Oberteil und Unterteil miteinander verbindet. Dann kann die Positioniereinheit einfach um diese Achse herum zusammengeklappt und im Bereich der Profilnasenkanten der beiden Segmente vollständig zusammengeführt, ggf. verspannt und/oder verriegelt werden.
In einer Ausgestaltung schließt die Positioniereinheit im geschlossenen Zustand einen um eine Teilungsstelle zwischen den beiden Segmenten herum angeordneten Raum allseitig gegenüber der Umgebung ab. Dadurch wird die zu verklebende Teilungsstelle vor Umwelteinflüssen geschützt, insbesondere vor Niederschlag und/oder Kälteeinwirkung.
In einer Ausgestaltung wird der Klebstoff mittels eines Injektionsverfahren in dem Verbindungsbereich angeordnet. Hierzu können geeignete Injektionskanäle für den Klebstoff und/oder geeignete Austrittskanäle für überschüssigen Klebstoff in die Positioniereinheit integriert sein. Grundsätzlich kann der Klebstoff auch auf beliebige andere Art und Weise im Verbindungsbereich angeordnet werden, etwa durch Auftragen des Klebstoffs auf die Klebeflächen vor dem Anordnen der Segmente in der für die Verklebung vorgesehenen Position. Ein besonderer Vorteil der Anordnung des Klebstoffs nach dem Schließen der Positioniereinheit besteht darin, dass der Klebstoff erst dann eingebracht wird, wenn die korrekte Positionierung der beiden Segmente sichergestellt ist. Ein vorzeitiges Aushärten des Klebstoffs, während sich die beiden Segmente noch nicht in der vorgesehenen Position befinden, kann dadurch sicher vermieden werden.
In einer Ausgestaltung wird die Temperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit in dem Raum reguliert. Zu diesem Zweck können Oberteil und Unterteil Dichtungen aufweisen, die einen luftdichten Anschluss an die angrenzenden Oberflächen der Segmente bzw. zwischen Oberteil und Unterteil herstellen. Durch die Regulierung von Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit können optimale Bedingungen für die Verklebung und ein schnelles und vollständiges Aushärten des Klebstoffs hergestellt werden. Insbesondere ist eine Beheizung und/oder Trocknung der zu verklebenden Flächen und der umgebenden Luft möglich. Ein Regulieren der Luftfeuchtigkeit kann insbesondere durch eine Temperatursteigerung erreicht werden, wobei die relative Luftfeuchtigkeit durch ein Beheizen automatisch abnimmt. Durch die Temperatur- und/oder Feuchtigkeitskontrolle kann das Aushärten des Klebstoffs beschleunigt werden. Außerdem wird ein erweitertes Spektrum an Klebstoffen einsetzbar, insbesondere auch bei niedrigen Temperaturen im Winter.
Die oben angegebene Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Positioniereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Die Positioniereinheit dient zum Zusammenfügen eines Windenergieanlagenrotorblatts, welches ein blattwurzelseitiges Segment, das eine erste aerodynamische Fläche und eine zweite aerodynamische Fläche aufweist, und ein blattspitzenseitiges Segment, das eine dritte aerodynamische Fläche und eine vierte aerodynamische Fläche aufweist, umfasst. Die Positioniereinheit hat

• ein Unterteil, das eine erste Kontaktfläche, die komplementär zu der ersten aerodynamischen Fläche geformt ist, und eine dritte Kontaktfläche, die komplementär zu der dritten aerodynamischen Fläche geformt und relativ zu der ersten Kontaktfläche fest angeordnet ist,
• ein Oberteil, das eine zweite Kontaktfläche, die komplementär zu der zweiten aerodynamischen Fläche geformt ist, und eine vierte Kontaktfläche, die komplementär zu der vierten aerodynamischen Fläche geformt und relativ zu der zweiten Kontaktfläche fest angeordnet ist, und
• Mittel zum Schließen der Positioniereinheit durch Zusammenführen von Unterteil und Oberteil, sodass die erste Kontaktfläche an der ersten aerodynamischen Fläche, die zweite Kontaktfläche an der zweiten aerodynamischen Fläche, die dritte Kontaktfläche an der dritten aerodynamischen Fläche und die vierte Kontaktfläche an der vierten aerodynamischen Fläche anliegt.

Die Positioniereinheit ist insbesondere zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, sodass zur Erläuterung ihrer Merkmale und Vorteile auf die vorstehenden Erläuterungen des Verfahrens verwiesen wird, die entsprechend gelten.
Die Mittel zum Schließen der Positioniereinheit können eine Führung, beispielsweise ein Gelenk, umfassen, wodurch ein definierter Bewegungsablauf beim Schließen erreicht wird. Sie können außerdem ein Stellglied, etwa einen elektrischen und/oder hydraulischen Aktuator aufweisen, mit dem die Positioniereinheit geschlossen werden kann. Die Positioniereinheit kann außerdem eine Verriegelung aufweisen, die eine Verriegelung von Oberteil und Unterteil in der geschlossenen Stellung erlaubt.
In einer Ausgestaltung weist mindestens eine der Kontaktflächen einen Positionierungsvorsprung oder eine Positionierungsaussparung auf, der oder die dazu ausgebildet ist, bei geschlossener Positioniereinheit mit einer Positionierungsaussparung bzw. einem Positionierungsvorsprung an einer der aerodynamischen Flächen zusammenzuwirken. Hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen.
In einer Ausgestaltung weist jede der vier Kontaktflächen eine Größe von einem Quadratmeter oder mehr auf. Die Kontaktflächen können auch größer als 2 Quadratmeter oder mehr oder 4 Quadratmeter oder mehr sein. Insbesondere können die Kontaktflächen in einer Längsrichtung der Segmente eine Länge von einem Meter oder mehr oder 2 Meter oder mehr aufweisen. Durch Kontaktflächen mit der genannten Größe wird ein großflächiger Kontakt mit den korrespondierenden aerodynamischen Flächen erreicht und damit einhergehend eine besonders genaue Positionierung. Insbesondere kann bei hinreichend großen Kontaktflächen eine automatische Feinjustierung der Position der beiden Segmente relativ zu einander durch das Schließen der Positioniereinheit bewirkt werden.
In einer Ausgestaltung weisen die Mittel zum Schließen ein Drehgelenk auf, über das das Oberteil und das Unterteil miteinander verbunden sind, sodass das Schließen durch Zusammenklappen von Oberteil und Unterteil erfolgen kann. Hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen.
In einer Ausgestaltung weisen das Oberteil und/oder das Unterteil jeweils einen Tragrahmen und eine Halbschale auf, wobei der Tragrahmen die Halbschale stützt und die beiden jeweiligen Kontaktflächen an der Halbschale ausgebildet sind. Der Tragrahmen kann beispielsweise eine Stahlrohrkonstruktion sein. Die Halbschalen können beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial bestehen, dessen Form von den jeweiligen aerodynamischen Oberflächen der Segmente „abgenommen” ist.
In einer Ausgestaltung weist die Positioniereinheit Mittel auf, die im geschlossenen Zustand einen um eine Teilungsstelle zwischen den beiden Segmenten herum angeordneten Raum allseitig gegenüber der Umgebung abschließen. Die Mittel können insbesondere eine Dichtung aufweisen. Um den Raum allseitig abzuschließen, überdecken Oberteil und Unterteil die Teilungsstelle zwischen den beiden Segmenten vollständig. Dadurch wird die Teilungsstelle gegenüber Umwelteinflüssen abgeschirmt.
In einer Ausgestaltung weist die Positioniereinheit eine Einrichtung zum Beeinflussen der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit in dem Raum auf. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Heißluftgebläse handeln.
In einer Ausgestaltung weist das Oberteil und/oder das Unterteil ein Heizelement auf. Bei dem Heizelement kann es sich beispielsweise um einen Infrarotstrahler oder um elektrische Heizelemente in Form von Widerstandsdrähten oder Heizmatten oder um flüssigkeitsdurchströmte Leitungen handeln. Gegebenenfalls können mehrere Heizelemente verwendet werden, die gezielt bestimmte Bereiche innerhalb des Raums beheizen. Beispielsweise können Unterteil und/oder Oberteil Heizelemente aufweisen, die im Bereich von miteinander zu verklebenden Gurten der Segmente angeordnet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Positioniereinheit mit einem Windenergieanlagenrotorblatt, bestehend aus einem blattwurzelseitigen Segment, das eine erste aerodynamische Fläche und eine zweite aerodynamische Fläche aufweist, und einem blattspitzenseitiges Segment, das eine dritte aerodynamische Fläche und eine vierte aerodynamische Fläche aufweist, zu einem System kombiniert.
Es versteht sich, dass die Positioniereinheit und/oder das System für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehen sind und dass jedes der im Zusammenhang mit der Positioniereinheit bzw. dem System beschriebene Merkmal auch zur Ausgestaltung des Verfahrens herangezogen werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein zusammengefügtes Windenergieanlagenrotorblatt in einer vereinfachten, perspektivischen Ansicht,
2 das Rotorblatt aus 1 mit der erfindungsgemäßen Positioniereinheit,
3 eine Positioniereinheit in einer schematischen Ansicht von der Seite,
4 einen Längsschnitt durch das Rotorblatt aus 2, in dem nur Teile der beiden Segmente und der Positioniereinheit dargestellt sind.
In allen Figuren werden für sich entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. 1 zeigt ein Windenergieanlagenrotorblatt 10, das aus einem blattwurzelseitigen Segment 12 und einem blattspitzenseitigen Segment 14 zusammengesetzt ist. Das Windenergieanlagenrotorblatt 10 weist eine Blattwurzel 16 auf, die am blattwurzelseitigen Segment 12 ausgebildet ist, und eine Blattspitze 18, die am blattspitzenseitigen Segment 14 ausgebildet ist. Bei aus mehr als zwei Segmenten zusammengefügten Rotorblättern können weitere, mittlere Segmente hinzutreten, die weder eine Blattwurzel noch eine Blattspitze aufweisen. Auch in diesem Fall kann mit Bezug auf eine bestimmte Teilungsstelle jedes der Segmente entweder als blattwurzelseitig oder als blattspitzenseitig bezeichnet werden.
Das blattwurzelseitige Segment 12 und das blattspitzenseitige Segment 14 sind jeweils aus zwei Halbschalen zusammengesetzt, von denen eine die Druckseite 20 und die andere die Saugseite 22 des Windenergieanlagenrotorblatts 10 bildet. Im dargestellten Beispiel verlaufen an den Innenseiten jeder der Halbschalen jeweils ein Hauptgurt 24 und ein Endkantengurt 26. Die beiden Hauptgurte 24 liegen einander gegenüber und sind über zwei Stege 28 miteinander verbunden. Die beiden Endkantengurte 26 sind ebenfalls einander gegenüberliegend angeordnet und über einen Steg 30 miteinander verbunden. Überdies sind die beiden Halbschalen im Bereich der Profilendkanten und der Profilnasenkanten miteinander verklebt.
Das blattwurzelseitige Segment 12 und das blattspitzenseitige Segment 14 grenzen an einer gestrichelt gezeichneten Teilungsstelle 32 aneinander. Zu beiden Seiten der Teilungsstelle 32 erstreckt sich ein Teilungsbereich 34. Der Teilungsbereich 34 kann in Längsrichtung des Rotorblatts 10 eine Erstreckung von beispielsweise 2 Meter aufweisen. Innerhalb des Teilungsbereichs 34 sind die Tragstrukturen von blattwurzelseitigem Segment 12 und blattspitzenseitigem Segment 14, insbesondere die Hauptgurte 24 und die Endkantengurte 26, miteinander verbunden. Zu diesem Zweck können sie sich innerhalb des Teilungsbereichs 34 teilweise überlappen.
Zu beiden Seiten des Teilungsbereichs 34 sind streifenförmig um das jeweilige Segment umlaufende Stützbereiche ausgebildet, nämlich am blattwurzelseitigen Segment 12 ein blattwurzelseitiger Stützbereich 36 und am blattspitzenseitigen Segment 14 ein blattspitzenseitiger Stützbereich 38. Diese Stützbereiche erstrecken sich in Längsrichtung des Rotorblatts über eine Länge von beispielsweise 2,5 Metern.
Das blattwurzelseitige Segment 12 weist eine erste aerodynamische Fläche 40 auf, die innerhalb des blattwurzelseitigen Stützbereichs 36 auf der Saugseite 22 des Windenergieanlagenrotorblatts 10 angeordnet ist. Außerdem weist das blattwurzelseitige Segment 12 eine zweite aerodynamische Fläche 42 auf, die ebenfalls innerhalb des blattwurzelseitigen Stützbereichs 36, jedoch auf der Druckseite 20 des Windenergieanlagenrotorblatts 10 angeordnet ist. Die erste aerodynamische Fläche 40 und die zweite aerodynamische Fläche 42 liegen einander gegenüber und umschließen das blattwurzelseitige Segment 12 in einer Querschnittsebene im Wesentlichen vollständig.
Das blattspitzenseitige Segment 14 weist ebenfalls zwei aerodynamische Flächen auf, nämlich eine erste aerodynamische Fläche 44, die innerhalb des blattspitzenseitigen Stützbereichs 38 und auf der Saugseite 22 des Windenergieanlagenrotorblatts 10 angeordnet ist, und eine vierte aerodynamische Fläche 46, die ebenfalls innerhalb des blattspitzenseitigen Stützbereichs 38, jedoch auf der Druckseite 20 des Windenergieanlagenrotorblatts angeordnet ist. Die dritte aerodynamische Fläche 44 und die vierte aerodynamische Fläche 46 sind ebenfalls gegenüberliegend angeordnet und umschließen das blattspitzenseitige Segment 14 in einer Querschnittsebene im Wesentlichen vollständig.
2 zeigt das Windenergieanlagenrotorblatt 10 aus 1 mit der erfindungsgemäßen Positioniereinheit 48 in einer schematischen Darstellung.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Positioniereinheit 48 im Querschnitt, die ein Oberteil 50 und ein Unterteil 52 aufweist. Das Unterteil 52 weist eine erste Kontaktfläche 54 und eine dritte Kontaktfläche 58 auf. Die erste Kontaktfläche 54 ist starr und komplementär zur ersten aerodynamischen Fläche 40 ausgebildet. Die dritte Kontaktfläche 58 ist ebenfalls starr und komplementär zur dritten aerodynamischen Fläche 44 ausgebildet. Der Abstand zwischen der ersten Kontaktfläche 54 und der dritten Kontaktfläche 58 ist durch die Geometrie des Unterteils 52 fest vorgegeben und kann nicht verändert werden.
Das Oberteil 50 weist eine zweite Kontaktfläche 56 und eine vierte Kontaktfläche 60 auf. Die zweite Kontaktfläche 56 ist starr und komplementär zur zweiten aerodynamischen Fläche 42 ausgebildet. Die vierte Kontaktfläche 60 ist ebenfalls starr und komplementär zur vierten aerodynamischen Fläche 46 ausgebildet. Der Abstand zwischen der zweiten Kontaktfläche 56 und der vierten Kontaktfläche 60 ist durch die Geometrie des Oberteils 50 fest vorgegeben und kann nicht verändert werden.
Das Oberteil 50 und Unterteil 52 sind über eine an einem Grundrahmen 86 angeordnete Drehachse 62 miteinander verbunden, sodass sie durch Zusammenklappen um die Drehachse 62 von einer geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung überführt werden können. Das Oberteil 50 weist einen Tragrahmen 64 für eine Halbschale 66 auf, außerdem einen Anschlag 68. Dies gilt entsprechend für das Unterteil 52, das einen Tragrahmen 70 für eine Halbschale 72 und einen Anschlag 74 aufweist. Im geschlossenen Zustand liegen der Anschlag 68 und der Anschlag 74 aneinander an. Mittels einer Verriegelung 76 kann die Positioniereinheit 48 in diesem geschlossenen Zustand fixiert werden. Der Grundrahmen 86 weist Anschlagpunkte 88 auf, über die der Grundrahmen beispielsweise an einem Fahrzeug mit Höhenverstellung befestigt werden kann.
Im geschlossenen Zustand der Positioniereinheit 48 und bei innerhalb der Positioniereinheit 48 angeordnetem blattwurzelseitigen Segment 12 und blattspitzenseitigem Segment 14 liegt außerdem die erste Kontaktfläche 54 an der ersten aerodynamischen Fläche 40, die zweite Kontaktfläche 56 an der zweiten aerodynamischen Fläche 42, die dritte Kontaktfläche 58 an der dritten aerodynamischen Fläche 44 und die vierte Kontaktfläche 60 an der vierten aerodynamischen Fläche 46 an. Die Position des blattwurzelseitigen Segments 12 relativ zu dem blattspitzenseitigen Segment 14 ist dadurch eindeutig vorgegeben. Nur wenn das blattwurzelseitige Segment 12 und das blattspitzenseitige Segment 14 relativ zu einander in dieser vorgegebenen Position angeordnet sind, kann die Positioniereinheit 48 in die geschlossene Stellung überführt werden.
Das Oberteil 50 weist außerdem ein Heizelement 78 auf, das an der Außenseite der Halbschale 66 angeordnet ist. Ein weiteres, nicht gezeigtes Heizelement kann am Unterteil 52 ausgebildet sein, insbesondere an einer Außenseite der Halbschale 72.
Die Positioniereinheit 48 kann mithilfe von zwei Stellgliedern 80, beispielsweise Hydraulikzylindern, von der gezeigten, geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung überführt werden und umgekehrt.
4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch das Rotorblatt 10 in einer Umgebung der Teilungsstelle 32. Links in der Teilungsstelle 32 sind in der 4 Teile des blattwurzelseitigen Segments 12 dargestellt, rechts davon Teile des blattspitzenseitigen Segments 14. Man erkennt insbesondere die im Verbindungsbereich 34 angeordneten Abschnitte der die Saugseite 22 bildenden Halbschalen dieser beiden Segmente. Ebenfalls dargestellt sind der blattwurzelseitige Stützbereich 36 und der blattspitzenseitige Stützbereich 38. Man erkennt insbesondere am blattwurzelseitigen Segment 12 die zweite aerodynamische Fläche 42 und am blattspitzenseitigen Segment 14 die vierte aerodynamische Fläche 46.
Oberhalb und unterhalb der gezeigten Elemente der beiden Segmente 12, 14 ist ein Teil der Positioniereinheit 48 dargestellt, nämlich die Halbschale 66 des Oberteils 50 und die Halbschale 72 des Unterteils 52. Man erkennt die zweite Kontaktfläche 56 und die vierte Kontaktfläche 60, die beide an der Innenseite der Halbschale 66 ausgebildet sind sowie die erste Kontaktfläche 54 und die dritte Kontaktfläche 58 an der Innenseite der Halbschale 72. Außerdem dargestellt sind die ebenfalls an der Innenseite der Halbschalen 66, 72 ausgebildeten Positionierungsvorsprünge 82. Im geschlossenen Zustand der Positionierungseinheit 48 greifen diese Positionierungsvorsprünge 52 in korrespondierende Positionieraussparungen 84 ein, von denen jeweils zwei am blattwurzelseitigen Segment 12 und einer am blattspitzenseitigen Segment 14 ausgebildet ist. Die Positionierungsvorsprünge 82 bilden jeweils eine Rippe, die in Querschnittsrichtung durch das Rotorblatt 10 an der Innenseite der Halbschalen 66, 72 umlaufend ausgebildet ist. Entsprechend bilden die Positionierungsaussparungen 84 in Querschnittsrichtung durch die betreffenden Segmente 12, 14 umlaufende Nuten.
Bezugszeichenliste

10: Windenergieanlagenrotorblatt
12: blattwurzelseitiges Segment
14: blattspitzenseitiges Segment
16: Blattwurzel
18: Blattspitze
20: Druckseite
22: Saugseite
24: Hauptgurt
26: Endkantengurt
28: Steg
30: Steg
32: Teilungsstelle
34: Teilungsbereich
36: blattwurzelseitiger Stützbereich
38: blattspitzenseitiger Stützbereich
40: erste aerodynamische Fläche
42: zweite aerodynamische Fläche
44: dritte aerodynamische Fläche
46: vierte aerodynamische Fläche
48: Positioniereinheit
50: Oberteil
52: Unterteil
54: erste Kontaktfläche
56: zweite Kontaktfläche
58: dritte Kontaktfläche
60: vierte Kontaktfläche
62: Drehachse
64: Tragrahmen
66: Halbschale
68: Anschlag
70: Tragrahmen
72: Halbschale
74: Anschlag
76: Verriegelung
78: Heizelement
80: Stellglied
82: Positionierungsvorsprung
84: Positionierungsaussparung
86: Grundrahmen
88: Anschlagpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2075467 A2 [0003]
EP 1761702 B1 [0004]
WO 2010/135737 A1 [0005]
EP 2249031 A2 [0006]
DE 102008022699 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Zusammenfügen eines Windenergieanlagenrotorblatts (10), welches ein blattwurzelseitiges Segment (12) und ein blattspitzenseitiges Segment (14) umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: • Bereitstellen des blattwurzelseitigen Segments (12), das eine erste aerodynamische Fläche (40) und eine zweite aerodynamische Fläche (42) aufweist, • Bereitstellen des blattspitzenseitigen Segments (14), das eine dritte aerodynamische Fläche (44) und eine vierte aerodynamische Fläche (46) aufweist, • Bereitstellen einer Positioniereinheit (48), die ein Unterteil (52) und ein Oberteil (50) aufweist, wobei das Unterteil (52) eine erste Kontaktfläche (54), die komplementär zu der ersten aerodynamischen Fläche (40) geformt ist, und eine dritte Kontaktfläche (58), die komplementär zu der dritten aerodynamischen Fläche (44) geformt und relativ zu der ersten Kontaktfläche (54) fest angeordnet ist, aufweist und wobei das Oberteil (50) eine zweite Kontaktfläche (56), die komplementär zu der zweiten aerodynamischen Fläche (42) geformt ist, und eine vierte Kontaktfläche (60), die komplementär zu der vierten aerodynamischen Fläche (46) geformt und relativ zu der zweiten Kontaktfläche (56) fest angeordnet ist, aufweist, • Anordnen des blattwurzelseitigen Segments (12) und des blattspitzenseitigen Segments (14) an der Positioniereinheit (48), so dass sich die beiden Segmente (12, 14) in einer für das Zusammenfügen vorgesehenen, relativen Position zueinander befinden, • Schließen der Positioniereinheit (48) durch Zusammenführen von Unterteil (52) und Oberteil (50), so dass die erste Kontaktfläche (54) an der ersten aerodynamischen Fläche (40), die zweite Kontaktfläche (56) an der zweiten aerodynamischen Fläche (42), die dritte Kontaktfläche (58) an der dritten aerodynamischen Fläche (44) und die vierte Kontaktfläche (60) an der vierten aerodynamischen Fläche (46) anliegt, • Anordnen von Klebstoff in einem Verbindungsbereich zwischen dem blattwurzelseitigen Segment (12) und dem blattspitzenseitigen Segment (14), • Aushärten des Klebstoffs, während sich das blattwurzelseitige Segment (12) und das blattspitzenseitige Segment (14) in der geschlossenen Positioniereinheit (48) befinden, • Entfernen der Positioniereinheit (48) nach dem Aushärten des Klebstoffs.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der aerodynamischen Flächen (40–46) ein Positionierungsvorsprung (82) und an der zugehörigen Kontaktfläche (54–60) eine Positionierungsaussparung (84) angeordnet ist oder umgekehrt, wobei Positionierungsvorsprung (82) und Positionierungsaussparung (84) beim Schließen der Positioniereinheit (48) ineinandergreifen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen der Positioniereinheit (48) durch Zusammenklappen von Oberteil (52) und Unterteil (50) um eine Drehachse (62) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit (48) im geschlossenen Zustand einen um eine Teilungsstelle (32) zwischen den beiden Segmenten (12, 14) herum angeordneten Raum allseitig gegenüber der Umgebung abschließt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff mit einem Injektionsverfahren in den Verbindungsbereich eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit in dem Raum reguliert wird.
Positioniereinheit (48) zum Zusammenfügen eines Windenergieanlagenrotorblatts (10) aus einem blattwurzelseitigen Segment (12), das eine erste aerodynamische Fläche (40) und eine zweite aerodynamische Fläche (42) aufweist, und einem blattspitzenseitigen Segment (14), das eine dritte aerodynamische Fläche (44) und eine vierte aerodynamische Fläche (46) aufweist, mit • einem Unterteil (52), das eine erste Kontaktfläche (54), die komplementär zu der ersten aerodynamischen Fläche (40) geformt ist, und eine dritte Kontaktfläche (58), die komplementär zu der dritten aerodynamischen Fläche (44) geformt und relativ zu der ersten Kontaktfläche (54) fest angeordnet ist, • einem Oberteil (50), das eine zweite Kontaktfläche (56), die komplementär zu der zweiten aerodynamischen Fläche (42) geformt ist, und eine vierte Kontaktfläche (60), die komplementär zu der vierten aerodynamischen Fläche (46) geformt und relativ zu der zweiten Kontaktfläche (56) fest angeordnet ist, aufweist, und • Mitteln zum Schließen der Positioniereinheit (48) durch Zusammenführen von Unterteil (52) und Oberteil (50), so dass die erste Kontaktfläche (54) an der ersten aerodynamischen Fläche (40), die zweite Kontaktfläche (56) an der zweiten aerodynamischen Fläche (42), die dritte Kontaktfläche (58) an der dritten aerodynamischen Fläche (44) und die vierte Kontaktfläche (60) an der vierten aerodynamischen Fläche (46) anliegt.
Positioniereinheit (48) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein der Kontaktflächen (54–60) einen Positionierungsvorsprung (82) oder eine Positionierungsaussparung (84) aufweist, der oder die dazu ausgebildet ist, bei geschlossener Positioniereinheit (48) mit einer Positionierungsaussparung (84) bzw. einem Positionierungsvorsprung (82) an einer der aerodynamischen Flächen (40–46) zusammenzuwirken.
Positioniereinheit (48) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede der vier Kontaktflächen (54–60) eine Größe von 1 m² oder mehr aufweist.
Positioniereinheit (48) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Schließen ein Drehgelenk (62) aufweisen, über das das Oberteil (50) und das Unterteil (52) miteinander verbunden sind, so dass das Schließen durch Zusammenklappen von Oberteil (50) und Unterteil (52) erfolgen kann.
Positioniereinheit (48) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (50) und/oder das Unterteil (52) jeweils einen Tragrahmen (64, 70) und eine Halbschale (66, 72) aufweisen, wobei der Tragrahmen (64, 70) die Halbschale (66, 72) stützt und die beiden jeweiligen Kontaktflächen an der Halbschale (66, 72) ausgebildet sind.
Positioniereinheit (48) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit (48) Mittel aufweist, die im geschlossenen Zustand einen um eine Teilungsstelle (32) zwischen den beiden Segmenten (12, 14) herum angeordneten Raum allseitig gegenüber der Umgebung abschließen.
Positioniereinheit (48) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit (48) eine Einrichtung zum Beeinflussen der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit in dem Raum aufweist.
Positioniereinheit (48) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (50) und/oder das Unterteil (52) ein Heizelement (78) aufweist.
System mit einem Windenergieanlagenrotorblatt (10), das ein blattwurzelseitiges Segment (12), das eine erste aerodynamische Fläche (40) und eine zweite aerodynamische Fläche (42) aufweist, und ein blattspitzenseitiges Segment (14), das eine dritte aerodynamische Fläche (44) und eine vierte aerodynamische Fläche (46) aufweist, umfasst, und einer Positioniereinheit (48) nach einem der Ansprüche 7 bis 14.