EP3227551A1

EP3227551A1 - Rotorblatt für windkraftanlagen

Info

Publication number: EP3227551A1
Application number: EP15804150.9A
Authority: EP
Inventors: Lutz Beyland; Daniel Nies
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV; Nordex Energy SE and Co KG
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-10-11
Also published as: WO2016087594A1; US20170268482A1; DE102014118004B3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein segmentiertes Rotorblatt für Windkraftanlagen, wobei das segmentierte Rotorblatt Holmelemente aufweist, die ineinander geschoben werden können. Zur Verschraubung der ineinander geschobenen Holmelemente ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine der Buchsen als Gleitbuchse ausgebildet ist, um so die segmentierten Rotorblätter besser verbinden zu können.

Description

Rotorblatt für Windkraftanlagen

Die Erfindung betrifft ein segmentiertes Rotorblatt für Windkraftanlagen mit mindestens zwei Blattsegmenten . Die Erfindung betrifft ebenso eine Windkraft- anläge mit einem Mehrblattrotor, der ein solches segmentiertes Rotorblatt aufweist.

Mit dem zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energien rückt zunehmend auch die Frage der Effizienz solcher auf erneuerbare Energien basierender Energie- anlagen in den Fokus. Gerade im Bereich der Windkraftanlagen, auch Windenergieanlagen genannt, hat es sich gezeigt, dass mit zunehmender Größe der Rotorblätter auch deutlich mehr Energie gewonnen werden kann, was den Einsatz derartiger Windkraftanlagen rentabler macht. Mit zunehmender Länge der Rotorblätter entsteht allerdings das Problem, dass der Transport zum Errichtungsstandort immer häufiger zu hohen Kosten führt und teilweise gar nicht möglich ist. Denn ab einer gewissen Länge der Rotorblätter können diese nicht mehr ohne weiteres auf den öffentlichen Infrastrukturwegen transportiert werden . Eine Lösung dieses Transportproblems sind segmentierte Rotorblätter, bei denen das Rotorblatt in seiner Länge in zwei o- der mehr Segmente unterteilt wird. Diese Segmente werden dann separat transportiert und erst am Errichtungsstandort zusammengefügt.

Segmentierte Rotorblätter benötigen eine Verbindungstechnik an ihrer Füge- stelle. Grundsätzlich kann zwischen verklebten und verschraubten Verbindungen unterschieden werden . Bei den verschraubten Verbindungen ist viel zusätzliches Material im Verbindungsbereich notwendig, damit die Verschraubung den auftretenden Belastungen standhält. Dadurch entstehen zusätzliche Kos- ten für segmentierte Rotorblätter.

Aus der WO 201 0/023299 A2 ist ein segmentiertes Rotorblatt bekannt, das an seinen Holmen zusammengesetzt ist. Hierfür ragt bei einem Segment der Holmabschnitt über die Fügestelle hinaus in das zweite Segment hinein, wobei mit Hilfe einer Schraubverbindung die Holme gegeneinander fixiert werden . Hierbei ist unter anderem vorgesehen, dass mit der Holmenverschraubung die Holme kraftschlüssig aneinandergedrückt werden, um so eine möglichst hohe Stabilität und Steifigkeit zu erreichen. Nachteilig hierbei ist insbesondere die Tatsache, dass die für die Verschraubung notwendigen Bauteile sehr genau gefertigt werden müssen, da es ansonsten zu Spannungen innerhalb der Bauteile führen kann, die zum Versagen der Schraubverbindung beitragen können. Gerade im Bereich von Rotorblättern aus faserverstärkten Kunststoffen ist jedoch ein solches Toleranzmaß nicht immer gegeben.

Aus der EP 2 288 807 B1 ist des Weiteren ein segmentiertes Rotorblatt bekannt, bei dem sich bei einem der Segmente ebenfalls der Holmabschnitt über die Fügestelle hinaus bis in das andere Segment erstreckt. Die beiden Seg- mente werden dabei mittels der Holme an den Stirnseiten der Holme verschraubt, um so eine kraftschlüssige Verbindung an der Fügestelle zu erreichen .

Aus der DE 31 09 566 C2 ist ein Rotorblatt für Windenergiemaschinen und Spannvorrichtungen zur Montage offenbart, wobei zwei Rotorblatt-Segmente mittels einer Dehnschraube zusammengehalten werden . Aus der DE 10 2008 055 513 A1 ist ein Rotorblatt für Windkraftanlagen bekannt, das ebenfalls aus mehreren Segmenten besteht, wobei die einzelnen Segmente mithilfe einer Verklebung zusammengefügt werden.

Ein großes Problem bei der Verbindung von segmentierten Rotorblättern mittels einer Schraubverbindung besteht in der Tatsache, dass die an der Schraubverbindung beteiligten Buchsen der beiden Holmabschnitte hochgenau positioniert werden müssen, damit diese exakt axial fluchten . Erst hierdurch wird eine spielfreie Verbindung der beiden Rotorblattsegmente möglich, die den Beanspruchungen einer Windkraftanlage im Dauerbetrieb standhält. In der Praxis werden hierfür die in den Holmen benötigten Öffnungen im zusammengesteckten Zustand in einem Arbeitsschritt hergestellt, was bedingt, dass die einzelnen Segmente bei der Herstellung des Rotorblattes zumindest einmal zusammengebaut werden müssen, um die Buchsen-Bohrungen herstellen zu können. Dies hat allerdings mehrere Nachteile. Zum einen wird viel Platz in der Produktionshalle benötigt, was sich negativ auf die Investitionskosten auswirkt. Darüber hinaus ist ein weiterer Verarbeitungsschritt notwendig, der Zeit in Anspruch nimmt, was zu Lasten der Produktivität geht. Schließlich hat die aus der Praxis bekannte Technik den Nachteil, dass immer nur die beiden gemeinsam gebohrten Flügelsegmente zueinander passen, was bedingt, dass die einzelnen Segmente nicht in Serie gefertigt werden können, sondern immer nur paarweise. Ein variabler Austausch der Segmente untereinander ist somit nicht mehr möglich.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes segmentiertes Rotorblatt anzugeben, bei dem die Segmente inklusive der für eine Ver- schraubung notwendigen Bohrungen separat voneinander herstellbar sind und die Schraubverbindung dennoch zu einer sicheren und zuverlässigen Verbin- dung der beiden Segmente ohne Spiel führt. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß gelöst.

Demnach wird ein segmentiertes Rotorblatt für Windkraftanlagen vorgeschla- gen, das mindestens zwei Blattsegmente aufweist, wobei die zwei oder mehreren Blattsegmente im zusammengesetzten Zustand das spätere Rotorblatt für die Windkraftanlage bilden. Die mindestens zwei Blattsegmente weisen eine Fügestelle auf, von der sie sich aus in entgegengesetzter Richtung erstrecken. An dieser Fügestelle werden die beiden Blattsegmente zusammengesetzt, wo- bei die äußere Oberfläche eines jeden Blattsegmentes im Bereich der Fügestelle so aufeinander abgestimmt ist, dass sich im zusammengesetzten Zustand eine glatte und durchgehende Oberfläche ergibt.

Jedes Blattsegment weist dabei mindestens ein Holmelement auf, das ein Strukturelement des Rotorblattes bildet, um so die auf das Rotorblatt wirkenden Kräfte entsprechend aufnehmen und abtragen zu können.

Vom Holmelement des ersten Blattsegmentes aus erstreckt sich in Richtung des zweiten Blattsegmentes ein Holmverbinder in einen Verbindungsabschnitt des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes, um so die Blattsegmente über die Holmelemente miteinander zu verbinden. Der Holmverbinder, auch Holmbrücke genannt, verbindet dabei die beiden Holmelemente der beiden Blattsegmente, um so die beiden Blattsegmente sicher und zuverlässig miteinander verbinden zu können . Der Holmverbinder erstreckt sich dabei von dem Holmelement des ersten Blattsegmentes aus über die Fügestelle in Richtung des zweiten Blattsegmentes, wobei der Holmverbinder dabei bis in einen Verbindungsbereich des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes reicht. In dem Verbindungsbereich des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes erfolgt dann eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise mit- tels einer Schraubverbindung, so dass der Holmverbinder mit dem Holmelement des zweiten Blattsegmentes fest verbunden ist. Da der Holmverbinder ebenfalls mit dem Holmelement des ersten Blattsegmentes fest verbunden ist, ergibt sich somit eine feste Verbindung zwischen dem Holmelement des ersten und des zweiten Blattsegmentes. Hierfür weist sowohl der Holmverbinder als auch das Holmelement des zweiten Blattsegmentes im Verbindungsbereich jeweils Öffnungen auf, in denen Buchsen zur Aufnahme mindestens eines Verbindungsbolzens eingebracht sind, so dass der Verbindungsbolzen durch die jeweiligen Buchsen zur Verbindung des Holmverbinders mit Holmelement des zweiten Blattsegmentes hindurchführbar ist. Für jeden Verbindungsbolzen, vorzugsweise zwei Verbindungsbolzen, sind dabei jeweils entsprechende Öffnungen und Buchsen in dem Holmverbinder sowie dem Holmelement des zweiten Blattsegmentes vorgesehen.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass mindestens eine der Buchsen als Gleitbuchse axial bewegbar in der Öffnung ausgeführt ist. Hierdurch wird es möglich, einen Toleranzausgleich zu gewährleisten, wodurch das segmentierte Rotorblatt gegenüber Fertigungsungenauigkeiten unempfindlicher wird und darüber hinaus deutlich montagefreundlicher ist. Denn durch das Ausführen einer der Buchsen als Gleitbuchse wird erreicht, dass auch bei Schwankungen im Fertigungsprozess dennoch der Holmverbinder mit dem Holmelement des zweiten Blattsegmentes nicht nur formschlüssig, sondern auch kraftschlüssig verbunden wird, da beim Zusammensetzen der beiden Blattsegmente und beim entsprechenden Verschrauben die Gleitbuchse axial an die nächstliegende Buchse des jeweils zu verbindenden Elementes (Holmverbinder oder Holmele- ment des zweiten Blattsegmentes) angedrückt wird, so dass neben einer formschlüssigen Verbindung durch den Bolzen an sich auch ein Kraftschluss zwischen den einzelnen Buchsen des jeweiligen Verbindungsbolzens erreicht wird .

Die Gleitbuchse ist somit derart ausgebildet, dass sie in Richtung der wirken- den Verbindungskraft an die axial folgende Buchse angedrückt wird und somit an dieser kraftschlüssig anliegt. Die Holmelemente können dabei beispielsweise aus jeweils zwei gegenüberliegenden Stegabschnitten gebildet werden, die über zwei gegenüberliegende Gurtabschnitte miteinander verbunden sind, wobei die Gurtabschnitt flächig in der Rotationsebene des Rotorblattes liegen . Die Stegabschnitte bilden somit die Stabilität des Rotorblattes aus der Rotationsebene heraus, während die Gurtabschnitte die auf das Rotorblatt wirkenden Kräfte in der Rotationsebene abfedern . Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass die Öffnungen in den Stegabschnitten des Holmelementes vorgesehen sind, wobei der Holmverbin- der selbstverständlich auch aus Stegen und Gurtabschnitten gebildet sein kann . Damit kann vorteilhafterweise die Verbindung der beiden Blattsegmente über ihre aus Stegabschnitten und Gurtabschnitten gebildeten Holme mittels einer Stegverschraubung fest verbunden werden. Die Stege eines Rotorblatts nehmen hauptsächlich die Schubkräfte auf, die durch den Wind auf die Rotorblätter wirken . Die Gurte nehmen das sogenannte Schlag-Biegemoment, das ebenfalls durch die Anströmung des Windes entsteht. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, insbesondere mit der Ausführungsform, dass die Holmelemente durch Steg- und Gurtabschnitte gebildet werden, weist das Holmelement des zweiten Blattsegmentes zumindest im Verbindungsabschnitt einen Hohlraum auf, in den sich der Holmverbinder im zusammengesteckten Zustand der beiden Blattsegmente erstreckt, wobei zu- mindest eine Buchse des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes als Gleitbuchse ausgeführt ist. Der Holmverbinder wird somit beim Zusammenstecken der beiden Blattsegmente in den Hohlraum des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes eingeschoben, wobei eine der Buchsen des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes dann als Gleitbuchse ausgeführt ist, wodurch die Gleitbuchse beim festen Verbinden mittels des Verbindungsbolzens axial in Richtung des Hohlraumes bewegt wird, bis sie an der Buchse des Holmverbin- ders anschlägt und mit diesem dort kraftschlüssig verbunden wird .

Selbstverständlich ist es hierbei denkbar, dass beide Buchsen des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes als Gleitbuchse ausgeführt sind . In diesem Fall wird dann beim Verbinden mittels des Verbindungsbolzens, der als Verbindungsschraube ausgebildet sein kann, der Holmverbinder beidseitig mit den Gleitbuchsen kraftschlüssig verbunden.

Hierdurch wird es möglich, dass beim Zusammenstecken der beiden Blattseg- mente der Holmverbinder mit einem relativ hohen Passungsspiel in den Hohlraum des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes einführbar ist, wobei anschließend mit Hilfe der Gleitbuchse dann die Spielpassung in eine Presspassung nach dem Verbinden mittels des Verbindungsbolzens übergeht. Hierdurch wird die Montage der beiden Blattsegmente wesentlich vereinfacht, während dennoch eine feste und zuverlässige Schraubverbindung ermöglicht wird. Darüber hinaus ist diese Art der Verbindung wesentlich unempfindlicher gegenüber Fertigungsungenauigkeiten .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Holmverbinder Teil des Holmelementes des ersten Blattsegmentes, so dass sich das Holmelement des ersten Blattsegmentes in Form des Holmverbinders in den Verbindungsabschnitt des Holmelementes des zweiten Blattsegmentes erstreckt. Mit anderen Worten, das Holmelement des ersten Blattsegmentes erstreckt sich über die Fügestelle hinaus in Richtung des zweiten Blattsegmentes. Hierdurch kann ei- ne entsprechende Holm-in-Holm-Verbindung realisiert werden, was insbesondere auch die Fertigung der Blattsegmente vereinfacht. Der Holmverbinder ist somit integral mit dem Holmelement des ersten Blattsegments verbunden .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verjüngt sich der Holmverbin- der in Richtung des Verbindungsabschnittes, in dessen Richtung sich der Holmverbinder erstreckt. Insbesondere bei Ausführung des Holmverbinders als Teil des Holmelementes des ersten Blattsegmentes ist es vorteilhaft, wenn sich der Holmverbinder derart verjüngt, dass die Gurtabschnitte sich einerseits abflachen und darüber hinaus gegebenenfalls auch die Stegabschnitte sich verjüngen, was insbesondere eine verbesserte und vereinfachte Montage ermög- licht. Mit anderen Worten, die Gurtdicke nimmt zum Ende des Holmverbinders hin ab.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in mindestens einer der Öffnungen eine Spannbuchse eingebracht, die eine Durchführung hat, in der die jeweilige Buchse, insbesondere die Gleitbuchse, eingebracht ist. Die Spannbuchse ist dabei derart ausgebildet, dass sie den inneren (und/oder äußeren) Durchmesser verändern kann, wodurch in die Öffnung der Spannbuchse eingebrachte Elemente kraftschlüssig mit der Spannbuchse verbunden werden können sowie die Spannbuchse selbst in eine Bohrung eingespannt wer- den kann . Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass sämtliche Buchsen während des Verbindens des Verbindungsbolzens mit Hilfe der Spannbuchse kraftschlüssig mit dem Holmelement des zweiten Blattsegmentes und/oder dem Holmverbinder verbunden werden können . Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn in die Spannbuchse die Gleitbuchse eingebracht ist. Dadurch wird es möglich, dass die Gleitbuchse zunächst axial bewegbar in der Spannbuchse geführt ist, so dass beim Verbinden mittels des Verbindungsbolzens die Gleitbuchse kraftschlüssig an dem axial folgenden Buchsenelement angedrückt werden kann, wobei anschließend dann die Gleitbuchse kraftschlüssig mit der Spannbuchse verbunden wird, so dass die Gleitbuchse fest über die Spannbuchse mit dem jeweiligen Element, beispielsweise dem Holmverbinder oder dem Holmelement, verbunden ist.

Alternativ hierzu ist es auch denkbar, dass die Gleitbuchse in einer in der je- weiligen Öffnung eingebrachten Flanschbuchse axial bewegbar gelagert ist, wobei es beispielsweise vorteilhaft ist, die Gleitbuchse dann mittels eines von außen aufgeschraubten Gewinderinges zu sichern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist mindestens eine der Buchsen eine Verzahnung auf, die in eine Verzahnung einer anliegenden Buchse zur formschlüssigen Verbindung eingreift. So ist es beispielsweise denkbar, dass eine außenliegende Buchse eine nach innen gerichtete Verzahnung aufweist, die in eine Verzahnung einer axial folgenden Buchse des zu verbindenden Elementes eingreift, wodurch die Buchsen zusätzlich zur kraftschlüssigen Verspannung auch noch formschlüssig verbunden werden . Dadurch wird eine Erhöhung der Sicherheit gegen ein Verschieben der Blattsegmente zueinander in Z-Richtung erreicht.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem ersten Blattsegment um das Spitzen-Blattsegment (auch Tip-Blattsegment genannt), während das zweite Blatt- segment das Wurzel-Blattsegment ist.

Des Weiteren ist es denkbar, dass die Buchsen bzw. insbesondere die Gleitbuchse koaxial ausgeführt ist, so dass durch ein Drehen der Gleitbuchse in der jeweiligen Öffnung ein Toleranzausgleich in weiteren Richtungen und Ebenen möglich wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Schematische Darstellung des segmentierten Rotorblattes Querschnitt der Schraubverbindung in einer ersten

Ausführungsform;

Querschnitt der Schraubverbindung in einer zweiten

Ausführungsform;

Querschnitt der Schraubverbindung in einer dritten

Ausführungsform;

Querschnitt der Schraubverbindung in einer vierten

Ausführungsform.

Figur 1 zeigt schematisch in einer Draufsicht das segmentierte Rotorblatt 10, das ein erstes Blattsegment 1 1 und ein zweites Blattsegment 12 aufweist. Beide Blattsegmente 1 1 und 12 weisen jeweils ein Holmelement 21 und 22 auf, die zusammen ein Strukturelement des Rotorblattes 10 bilden. An der Endkante 13 des Rotorblattes 10 kann ein Endkanten-Gurt 1 6 vorgesehen sein, der den hinteren Bereich des Rotorblattes 10 stabilisiert.

Die beiden Blattsegmente 1 1 und 12 werden dabei an einer Fügestelle 14 aneinander gefügt, wobei das Holmelement 21 des ersten Blattsegmentes 1 1 sich über die Fügestelle 14 hinaus in Richtung des zweiten Blattsegmentes 12 erstreckt. Das Holmelement 22 des zweiten Blattsegmentes 12 weist dabei einen Hohlraum 24 auf, in dem sich das Holmelement 21 des ersten Blattsegmentes 1 1 hinein erstreckt. Das Holmelement 21 des ersten Blattsegmentes 1 1 erstreckt sich dabei bis in den Verbindungsbereich 23 des zweiten Blattsegmentes 12, in dem das Holmelement 21 des ersten Blattsegmentes 1 1 mit dem Holmelement 22 des zweiten Blattsegmentes 12 über eine Schraubverbindung 30 miteinander verbunden wird . Die Figuren 2 bis 4 erläutern nunmehr die Schraubverbindung 30 der Figur 1 im Querschnitt A-A. Figur 2 zeigt im Querschnitt der Schraubverbindung 30 das innenliegende Holmelement 21 des ersten Blattsegmentes 1 1 , das in den Hohlraum des außenliegenden Holmelementes 22 des zweiten Blattsegmentes 12 eingeschoben ist. Sowohl das innenliegende Holmelement 21 als auch das außenliegende Holmelement 22 ist dabei aus gegenüberliegenden Stegabschnitten gebildet, die über Gurtabschnitte miteinander verbunden sind . So weist das außenliegende Holmelement 22 einen oberen Gurtabschnitt 40a und einen unteren Gurtabschnitt 40b auf, der die beiden Stegabschnitte 41 a und 41 b mitei- nander verbindet. In korrespondierender Weise hierzu ist das innenliegende Holmelement 21 ausgebildet. Der Stegabschnitt 41 a ist dabei der Vorderkante 15 zugewandt, während der Stegabschnitt 41 b der Rotorblatt-Hinterkante 13 zugewandt ist. Die Gurtabschnitte 40a und 40b liegen dabei flächig in der Rotationsebene des Rotorblattes.

In den Stegabschnitten 41 a, 41 b, 43a, 43b der Holmelemente 21 , 22 sind im Bereich der Schraubverbindung Öffnungen vorgesehen, in denen erfindungsgemäß Buchsen eingeführt sind, von denen mindestens eine der Buchsen eine Gleitbuchse darstellt.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist in den Stegabschnitten 41 a, 41 b des Holmelementes 22 (außenliegendes Holmelement) zunächst in den Öffnungen eine Flanschbuchse 50 vorgesehen, die zur Aufnahme der Gleitbuchse 51 in der jeweiligen Flanschbuchse 50 ausgebildet ist. In dem Holmelement 21 (in- nenliegendes Holmelement) ist in den Öffnungen der Stegabschnitte 43a, 43b eine durchgehende Buchse 52 vorgesehen, die mit der Öffnung der Gleitbuchse 51 des außenliegenden Holmelementes 22 axial fluchtet. In diese axiale Flucht kann nun ein Verbindungsbolzen 53 hindurchgeführt sein, der beispielsweise in Form einer Schraube ausgeführt ist. Auf der einen Seite weist die Schraube einen Schraubenkopf 54 auf, wobei an dessen gegenüberliegenden Ende ein Gewinde vorgesehen ist, auf das eine Schraubenmutter 55 aufge- schraubt ist.

Aufgrund der Tatsache, dass die Gleitbuchse 51 axial bewegbar in der Flanschbuchse 50 geführt ist, wird nun beim Verschrauben mittels der Schrau- benmutter 55 eine Kraft in Richtung des innenliegenden Holmelementes 21 bewirkt, wodurch die Gleitbuchse 51 an die durchgehende Buchse 52 des innenliegenden Holmelementes 21 herangedrückt wird. Hierdurch werden somit die außenliegenden Buchsen 51 des außenliegenden Holmelementes 22 an die innenliegende, durchgehende Buchse 52 angepresst, so dass hier eine kraft- schlüssige Verbindung zwischen den Gleitbuchsen 51 und der durchgehenden Buchse 52 entsteht.

Mittels eines Gewinderinges 56, der auf beide Gleitbuchsen 51 aufgeschraubt wird, werden die Gleitbuchsen axial fixiert, um so Kräfte in Y-Richtung aufneh- men zu können .

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich die Buchse des Stegabschnittes 41 a des Holmelementes 22, das der Blattvorderkante 15 zugewandt ist, als Gleitbuchse 51 ausgebildet ist. An dem gegenüberliegenden Stegabschnitt 41 b, der der Blatthinterkante 13 zugewandt ist, ist eine Flanschbuchse 57 mit Innengewinde in den Stegabschnitt 41 b eingebracht, so dass auf den Schraubenkopf 54 der Figur 2 verzichtet werden kann. Die Schraube 53 wird somit beim Verbinden der beiden Blattsegmente in die Flanschbuchse 57 eingeschraubt, wobei dann durch das Festziehen der Schraubenmutter 55 eine Kraft in Richtung der Flanschbuchse 57 wirkt, wodurch die Gleitbuchse 51 an die durchgehende Buchse 52 herangedrückt wird. Dabei wird auch das innenliegende Holmelement 21 mit einer durchgehenden Buchse 52 an die Flanschbuchse 57 mit Innengewinde herangedrückt, so dass sich schlussendlich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den jeweiligen Buchsen ergibt.

In beiden Varianten der Figur 2 und 3 ist die Passung zwischen Gleitbuchse und Flanschbuchse eine enge Spielpassung, z.B. h7/h6, so dass nur eine sehr geringe Bewegung in Z-Richtung unter einem wechselnden Schlagbiegemo- ment auftritt. Dieses Spiel kann durch ein starkes Anziehen des Gewinderings ggf. ganz verhindert werden.

Vorteilhaft ist bei der Variante aus Figur 2, dass die Verschraubung mehr Spiel hat, da alle Buchsen Durchgangsbohrungen aufweisen. So können mögliche Ungenauigkeiten besser aufgefangen werden . Außerdem ist die Montage einfacher, wenn die Verbindung von beiden Seiten zugänglich und sichtbar ist.

Vorteilhaft ist bei der Variante aus Figur 3, dass die Rotorblattschale an der Hinterkante nicht mehr einfach unterbrochen wird . Insbesondere der dort enthaltene Endkantengurt trägt relativ hohe Lasten, die so nicht mehrfach übertragen werden müssen .

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Gleitbuchse 51 sowie auch die durchgehende Buchse 52 des innenliegenden Holmelementes 21 in einer Spannbuchse 60, 61 geführt sind. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist darüber hinaus eine weitere Besonderheit, dass die Gleitbuchse 58 an der End- kante 13 ein Innengewinde aufweist, so dass der Verbindungsbolzen bzw. die Verbindungschraube 53 in diese Gleitbuchse mit Innengewinde 58 eingeschraubt werden kann.

Durch das Vorsehen von Spannbuchsen 60, 61 ergibt sich der Vorteil, dass die Gleitbuchsen 51 bzw. die durchgehende Buchse 52 axial variabel wird, so dass insbesondere Fertigungsungenauigkeiten wesentlich besser ausgeglichen werden können. Denn mit Hilfe der Spannbuchsen 60, 61 lassen sich zwei Zustände realisieren, nämlich zum einen der Zustand, in dem die jeweiligen Buchsen in den Spannbuchsen axial bewegbar sind, und der zweite Zustand, in dem die Spannbuchsen mit den jeweiligen innengeführten Buchsen kraftschlüssig verspannt sind. Es ist allerdings auch denkbar, in einer vereinfachten Ausführungsform, dass lediglich eine der Buchsen in einer Spannbuchse geführt ist, so dass nach Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Buchsen mit Hilfe der Spannbuchse 60 die entsprechende Gleitbuchse kraftschlüssig verbunden werden kann.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist des Weiteren vorgesehen, dass die Buchsen Verzahnungen 70 aufweisen, die in eine jeweils korrespondierende Verzahnung der benachbarten Buchse eingreifen, so dass die Buchsen zusätzlich zur kraftschlüssigen Verspannung auch noch formschlüssig verbunden sind. Dadurch wird eine erhöhte Sicherheit gegen ein Verschieben der Blattsegmente zueinander in Z-Richtung erreicht. So ist im Ausführungsbeispiel der Figur 5 vorgesehen, dass die Gleitbuchse 51 des Stegabschnittes 41 a eine Verzahnung 70 aufweist, die in die Verzahnung der durchgehenden Buchse 52 eingreift, wobei die Flanschbuchse 57 des Stegabschnittes 41 b ebenfalls eine Verzahnung 70 aufweist, die in die Verzahnung der durchgehenden Buchse 52 an dieser Seite eingreift. Die Flanschbuchsen 50 können beispielsweise in den Stegabschnitten 41 a, 41 b eingeklebt sein, um so eine feste Verbindung zu ermöglichen. Die durchgehende Buchse 52 des innenliegenden Holmelementes 21 kann darüber hinaus ebenfalls in den jeweiligen Stegabschnitten 43a, 43b eingeklebt sein. Um möglichst ein hohes Gewichtseinsparungspotential zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn beide Blattsegmente aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen oder ein solches zumindest aufweisen . Bezugszeichen liste

10 - Segmentiertes Rotorblatt

1 1 - Erstes Blattsegment

12 - Zweites Blattsegment

13 - Endkante

14 - Fügestelle

15 - Vorderkante

16 - Endkantengurt

20 - Holmverbinder

21 - Holmelement des ersten Blattsegmentes

22 - Holmelement des zweiten Blattsegmentes

23 - Verbindungsbereich

24 - Hohlraum des Holmelementes 22

30 - Schraubverbindung

40a_: , 40b Gurtabschnitt des Holmelementes 22

41 a_: , 41 b Stegabschnitt des Holmelementes 22

42a_: , 42b Gurtabschnitt des Holmelementes 21

43a_: , 43b Stegabschnitt des Holmelementes 21

50 - Flanschbuchse

51 - Gleitbuchse

52 - Durchgehende Buchse

53 - Verbindungsbolzen/Schraube

54 - Schraubkopf

55 - Schraubenmutter

56 - Gewindering

57 - Flanschbuchse mit Innengewinde

58 - Gleitbuchse mit Innengewinde

60, i 61 Spannbuchse

70 - Verzahnung

AI/au

Claims

Patentansprüche:

1 . Segmentiertes Rotorblatt (10) für Windkraftanlagen mit mindestens zwei Blattsegmenten (1 1 , 12), die sich in entgegengesetzter Richtung von einer Fügestelle aus erstrecken, wobei jedes Blattsegment (1 1 , 12) mindestens ein Holmelement (21 , 22) umfasst, das ein Strukturelement des Rotorblattes (1 0) bildet, wobei sich von dem Holmelement (21 ) des ersten Blattsegmentes (1 1 ) aus in Richtung des zweiten Blattsegmentes (12) ein Holmverbinder (20) in einen Verbindungsabschnitt des Holmelementes (22) des zweiten Blattsegmentes (1 2) erstreckt, um die Blattsegmente (1 1 , 12) über die Holmelemente (21 , 22) miteinander zu verbinden, wobei Öffnungen in dem Holmverbinder (20) und dem Holmelement (22) des zweiten Blattsegmentes (12) vorgesehen sind, in denen Buchsen zur Aufnahme mindestens eines Verbindungsbolzens (53) eingebracht sind, so dass der Verbindungsbolzen (53) durch die jeweiligen Buchsen zur Verbindung des Holmverbinders (20) mit dem Holmelement (22) des zweiten Blattsegmentes (12) hindurch führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Buchsen als Gleitbuchse (51 ) axial bewegbar in der Öffnung ausgeführt ist.

2. Rotorblatt (1 0) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Holmelemente (21 , 22) jeweils aus zwei gegenüberliegenden Stegab- schnitten (41 a, 41 b, 42a, 42b) gebildet werden, die über zwei gegenüberliegende Gurtabschnitte (40a, 40b, 42a, 42b) miteinander verbunden sind wobei die Gurtabschnitte flächig in der Rotationsebene des Rotorblattes liegen, und wobei die Öffnungen in den Stegabschnitten des Holmelennen tes vorgesehen sind .

Rotorblatt (1 0) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Holmelement (22) des zweiten Blattsegmentes (1 2) zumindest im Verbindungsabschnitt einen Hohlraum (24) aufweist, in den sich der Holmverbinder (20) im zusammengesteckten Zustand der beiden Blattsegmente (21 , 22) erstreckt, wobei zumindest eine Buchse des Holmelementes (22) des zweiten Blattsegmentes (12) als Gleitbuchse (51 ) ausgeführt ist. Rotorblatt (1 0) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Gleitbuchsen (51 ) des Holmelementes (22) des zweiten Blattsegmentes (12) bei Verbindung des Holmverbinders (20) mit dem Holmelement (22) des zweiten Blattsegmentes (1 2) mittels des hindurchgeführten Verbindungsbolzen (53) kraftschlüssig an der Buchse des Holmverbinders (20) anliegt.

Rotorblatt (1 0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Holmverbinder (20) als Teil des Holmelementes (21 ) des ersten Blattsegmentes (1 1 ) in den Verbindungsabschnitt des Holmelementes (22) des zweiten Blattsegmentes (1 2) erstreckt.

Rotorblatt (1 0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Holmverbinder (20) in Richtung des sich erstreckenden Verbindungsabschnittes verjüngt.

7. Rotorblatt (1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Öffnungen eine Spannbuchse (60, 61 ) eingebracht ist, die eine Durchführung hat, in der die jeweilige Buchse eingebracht ist.

8. Rotorblatt (1 0) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (51 ) in der Spannbuchse (60, 61 ) derart eingebracht ist, dass beim Verbinden der beiden Blattsegmente die Gleitbuchse (51 ) in der Spannbuchse (60, 61 ) axial bewegbar gelagert ist und dass nach dem Verbinden der beiden Blattsegmente (1 1 , 1 2) mittels des Verbindungsbolzen (53) die Gleitbuchse (51 ) kraftschlüssig in der Spannbuchse (60, 61 ) sitzt.

9. Rotorblatt (1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (51 ) in einer in der jeweiligen Öffnung eingebrachten Flanschbuchse (50) axial bewegbar gelagert ist.

10. Rotorblatt (1 0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Buchsen eine Verzahnung (70) aufweist, die in eine Verzahnung (70) einer anliegenden Buchse zur formschlüssigen Verbindung eingreift.

1 1 Windkraftanlage mit einem Mehrblattrotor, der mindestens ein Rotorblatt (1 0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.