DE202013105458U1

DE202013105458U1 - Curing tool and components thereof for curing prepreg molds for wind turbine rotor blades in autoclaves

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Publication number: DE202013105458U1
Application number: DE201320105458
Authority: DE
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2023-11-30
Also published as: DK201400157U3; CN204526189U

Abstract

Trägerrahmen für ein Aushärtewerkzeug (100) zur Herstellung von Rotorblättern in Windkraftanlagen, wobei der Trägerrahmen zum Stützen einer Formschale (10) ausgelegt ist, und wobei der Trägerrahmen Folgendes umfasst: eine erste Befestigungskante (21A) an einer ersten Rahmenseite (20A); und eine zweite Befestigungskante (21B) an einer zweiten Rahmenseite (20B); wobei die erste Rahmenseite (20A) des Trägerrahmens mit einem ersten Rand (10A) der Formschale (10) verbindbar ist, und wobei die zweiten Rahmenseite (20B) des Trägerrahmens mit einem zweiten Rand (10B) der Formschale (10) verbindbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Befestigungskante (21B) flexibel mit der zweiten Rahmenseite (20B) verbunden ist, so dass die zweite Befestigungskante (21B) in einer Rahmenquerrichtung (QR) in Richtung zur ersten Befestigungskante (21A) flexibel im Vergleich zu einer Rahmenlängsrichtung (LR) entlang der zweiten Befestigungskante (21-B) oder zu einer Rahmenhöhenrichtung (HR) ist, um unterschiedliche Ausdehnung von Trägerrahmen und Formschale bei Temperaturänderungen ausgleichen zu können.A support frame for a curing tool (100) for producing rotor blades in wind turbines, the support frame being designed to support a molded shell (10), and the support frame comprising: a first fastening edge (21A) on a first frame side (20A); and a second fastening edge (21B) on a second frame side (20B); wherein the first frame side (20A) of the support frame can be connected to a first edge (10A) of the molded shell (10), and wherein the second frame side (20B) of the support frame can be connected to a second edge (10B) of the molded shell (10); characterized in that the second fastening edge (21B) is flexibly connected to the second frame side (20B), so that the second fastening edge (21B) is flexible in a frame transverse direction (QR) towards the first fastening edge (21A) compared to a frame longitudinal direction ( LR) along the second fastening edge (21-B) or to a frame height direction (HR) in order to be able to compensate for different expansion of the support frame and molded shell in the event of temperature changes.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aushärtewerkzeug zum Aushärten von Rotorblättern in Leichtbauweise für Windkraftanlagen, wobei das Aushärtewerkzeug eine Formschale mit einer dem herzustellenden Rotorblatt entsprechenden Form, in der ein Rotorblatt aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen aushärten kann, und einen Trägerrahmen zum Stützen der Formschale umfasst. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Aushärtewerkzeug, bei dem ein erster Rand der Formschale mit einer ersten Rahmenseite des Trägerrahmens verbunden ist, und bei der ein zweiter Rand der Formschale mit einer zweiten Rahmenseite des Trägerrahmens verbunden ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Formschalen zum Herstellen von Bauteilen in Leichtbauweise für Windkraftanlagen aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen, die für den mehrmaligen Gebrauch bei erhöhten Temperaturen trotz der thermischen Ausdehnungseffekte geeignet sind, und entsprechende Trägerrahmen, auf denen die Formschalen montiert werden können.The present invention relates to a curing tool for curing light-weight rotor blades for wind power plants, wherein the curing tool comprises a mold shell having a shape to be produced rotor blade in which a rotor blade of fiber reinforced composites can harden, and a support frame for supporting the mold shell. In particular, the present invention relates to a curing tool in which a first edge of the mold shell is connected to a first frame side of the support frame, and wherein a second edge of the shell mold is connected to a second frame side of the support frame. The present invention also relates to shell molds for making lightweight structural components for fiber reinforced composite wind power plants which are suitable for repeated use at elevated temperatures despite the thermal expansion effects, and corresponding support frames on which the shell molds can be mounted.

Stand der TechnikState of the art

Solche Aushärtewerkzeuge werden in der Faserverbundwerkstofftechnik insbesondere der Prepreg-Technologie verwendet. In der Prepreg-Technologie werden vorimprägnierte Fasermatten (amerikanisch: preimpregnated fibres) auf eine Form gelegt. Prepreg bezeichnet ein Halbzeug, bestehend aus endlos Fasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix (Harz), das vor allem im Leichtbau Verwendung findet. Das Harz ist dabei nicht mehr flüssig, sondern hat eine leicht klebrige feste Konsistenz. Der Verbund wird anschließend mittels Vakuumsack entlüftet (Luftblasen entfernt) und danach, häufig im Autoklaven, unter Druck und Hitze ausgehärtet. Die Prepreg-Technologie erlaubt automatisierte Prozesse und führt zu einer gleichmäßigen hohen Qualität der Erzeugnisse. Eingesetzt wird die Prepreg-Technologie beispielsweise bei der Herstellung von Rotorblättern für Windräder. Die Anwendung der Prepreg-Technologie erfordert einen hohen Investitionsaufwand, z. B. für Autoklaven, Legeroboter, gekühlte Lagerhalterung der Halbzeuge und für Formen- bzw. Aushärte-Legeroboter, gekühlte Lagerhalterung der Halbzeuge und für Formen- bzw. Aushärtewerkzeugebau. Unter Prepreg versteht man im Allgemeinen sämtliche duroplastischen Faser-Matrix-Halbzeuge und im Speziellen ein endlosfaserverstärktes duroplastisches Halbzeug. Unter Halbzeug wird hier ein vorgefertigtes Rohmaterial verstanden, speziell hier mit einem Harz vorimprägnierte (preimpregnated) und „angehärtete” Verstärkungsgewebe (aus endlos Fasern), die bahnförmig, auf Rollen gewickelt, geliefert werden können und kühl gelagert werden müssen, um vollständige Aushärtung zu verhindern. Bei der Verarbeitung werden in der Regel mehrere Prepreg-Lagen in einer Form abgelegt. Da der Aushärteprozess unter erhöhten Temperaturen und unter erhöhtem Druck stattfindet, ist es vorteilhaft, dass die Form aus einem Material besteht, das einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das zu fertigende Formteil aufweist. Deshalb wird die Form selbst ebenfalls aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, beispielsweise carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK), hergestellt. Die Form selbst wird aus Kostengründen von einem Untergestell aus Metall gestützt. Ein Unterbau aus einem faserverstärkten Verbundmaterial wäre zu teuer. Damit sich die unterschiedliche Ausdehnung zwischen der Form und dem Untergestell nicht auf die erwünschte Form des herzustellenden Formteils auswirkt, muss eine spezielle Verbindungstechnik zwischen der Form und dem Untergestell geschaffen werden, die die unterschiedliche Ausdehnung bei erhöhten Temperaturen ausgleicht.Such curing tools are used in fiber composite technology, in particular prepreg technology. In prepreg technology pre-impregnated fiber mats (American: preimpregnated fibers) are placed on a mold. Prepreg refers to a semi-finished product consisting of endless fibers and an uncured thermosetting plastic matrix (resin), which is mainly used in lightweight construction. The resin is no longer liquid, but has a slightly sticky solid consistency. The composite is then deaerated by means of a vacuum bag (air bubbles removed) and then cured under pressure and heat, often in an autoclave. The prepreg technology allows automated processes and leads to a consistent high quality of the products. The prepreg technology is used, for example, in the manufacture of rotor blades for wind turbines. The application of prepreg technology requires a high capital expenditure, z. B. for autoclaves, casual robots, refrigerated storage of semi-finished products and for molding or curing casual robots, refrigerated storage of semi-finished products and for mold or Aushärtewerkzeugebau. Under prepreg is generally understood all thermosetting fiber-matrix semi-finished products and in particular a continuous fiber-reinforced thermoset semi-finished. By semi-finished product is meant here a prefabricated raw material, especially here with a resin pre-impregnated and "hardened" reinforcing fabric (of endless fibers), the web-shaped, can be supplied on rolls, delivered and stored cool, to prevent complete curing , During processing, several prepreg layers are usually deposited in one mold. Since the curing process takes place under elevated temperatures and under elevated pressure, it is advantageous that the mold is made of a material having a coefficient of thermal expansion similar to that of the molded article to be manufactured. Therefore, the mold itself is also made of a fiber reinforced composite material, such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP). The form itself is supported for reasons of cost of a base made of metal. A substructure made of a fiber-reinforced composite material would be too expensive. In order that the different expansion between the mold and the base does not affect the desired shape of the molded part to be produced, a special connection technique between the mold and the base must be created, which compensates for the different expansion at elevated temperatures.

In der Patentschrift AT 503547 B1 wird ein Aushärtewerkzeug für die Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffverbundwerkstoff mit einer der Gestalt des herzustellenden Bauteils entsprechenden Form aus einem Material mit geringer Wärmeausdehnung vorgeschlagen. Zur Schaffung eines solchen Aushärtewerkzeugs, welches eine möglichst geringe Wärmeausdehnung aufweist und dennoch ausreichende Stabilität, insbesondere für die Herstellung großer Bauteile, aufweist, ist vorgesehen, dass der Unterbau aus Metall hergestellt ist, und die Form über Verbindungselemente beweglich mit dem Unterbau verbunden ist, wobei zumindest ein Verbindungselement zur Bildung eines Festlagers fix mit der Form und dem Unterbau verbunden ist und die weiteren Verbindungselemente als Loslager zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften ausgebildet sind. Die Verbindungselemente sind im Raster von ca. 200–300 mm angeordnet. Die Verbindungselemente bestehen aus einer Gewindestange, die auf einer Seite in einem Gabelkopf endet, der an einer Versteifung der Form befestigt wird. Das andere Ende der Gewindestange wird mit dem Unterbau verschraubt. Mittels eines Bolzens, der durch den Gabelkopf des Verbindungselements und das Lager gesteckt wird, kann die Verbindung zwischen der Form und dem Unterbau verstellbar hergestellt werden. Ein Nachteil der Verbindungselemente ist, dass sie aus mehreren relativ komplizierten Elementen zusammengefügt werden müssen, um dadurch verstellbar zu sein. Weiterhin benötigt das Verbindungselement zur Montage eine Versteifungsrippe, die in der Form integriert ist. Dadurch wird der Montage- und Einstellaufwand für das Aushärtewerkzeug hoch.In the patent AT 503547 B1 For example, a curing tool is proposed for the production of components made of fiber-reinforced plastic composite material with a shape corresponding to the shape of the component to be produced from a material with low thermal expansion. To provide such a curing tool, which has the lowest possible thermal expansion and yet sufficient stability, in particular for the production of large components, has, it is provided that the base is made of metal, and the mold is connected via connecting elements movable with the base, wherein at least one connecting element for forming a fixed bearing is fixedly connected to the mold and the substructure and the further connecting elements are designed as floating bearing for receiving tensile and compressive forces. The connecting elements are arranged in a grid of approx. 200-300 mm. The connecting elements consist of a threaded rod, which ends on one side in a clevis, which is attached to a stiffening of the mold. The other end of the threaded rod is bolted to the base. By means of a bolt which is inserted through the clevis of the connecting element and the bearing, the connection between the mold and the base can be made adjustable. A disadvantage of the fasteners is that they must be assembled from several relatively complicated elements to be adjustable thereby. Furthermore, the connecting element for mounting requires a stiffening rib, which is integrated in the mold. As a result, the assembly and adjustment costs for the curing tool is high.

Eine andere Lösung zur Anpassung von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten wird in der WO 2010/103493 A1 vorgeschlagen. Dieses Stand der Technik Dokument löst das Problem, dass die Formschale bei mehrmaliger Benutzung aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Form und des metallischen Unterbaus allmählich aus der Form gerät, insbesondere in Querrichtung der länglichen Formschale. Die WO 2010/103493 A1 zeigt eine Formschale zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen mit einer dem herzustellenden Bauteil entsprechenden Form, wobei die Formschale an zwei gegenüberliegenden Enden flanschartige Flächen zum Befestigen an einen Trägerrahmen aufweist. Dieses Dokument offenbart auch verstellbare Befestigungselemente, mit denen die Formschale am Flansch des Trägerrahmens befestigt wird. Weiterhin zeigt dieses Dokument eine die beiden Rahmenseiten verbindende Querverbindung mit einer Vielzahl von Stützelementen, die zum Abstützen der Formschale dient. Die Stützelemente bestehen aus einer Gewindestange mit jeweils einem Drehelement an jedem Ende der Gewindestange. Durch die Gewindestange lässt sich das Stützelement in Axialrichtung verstellen. Auch dieses Verbindungselement ist relativ teuer in der Herstellung und aufwendig zur Montage.Another solution for adapting different expansion coefficients is in the WO 2010/103493 A1 proposed. This prior art document solves the problem that the mold shell gradually gets out of shape during repeated use due to the different expansion coefficients of the mold and the metallic base, in particular in the transverse direction of the elongated mold shell. The WO 2010/103493 A1 shows a mold shell for producing components made of fiber-reinforced composite materials with a shape corresponding to the component to be produced, wherein the mold shell has at two opposite ends flange-like surfaces for attachment to a support frame. This document also discloses adjustable fasteners with which the mold shell is attached to the flange of the support frame. Furthermore, this document shows a connecting the two frame sides cross-connection with a plurality of support elements, which serves to support the mold shell. The support members consist of a threaded rod, each with a rotating element at each end of the threaded rod. Through the threaded rod, the support element can be adjusted in the axial direction. Also, this connecting element is relatively expensive to manufacture and expensive to install.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aushärtewerkzeug zum Aushärten von Rotorblättern in Leichtbauweise für Windkraftanlagen bereitzustellen, das die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Unterbau und Form kompensieren kann, und das trotzdem einfach herzustellen und zu montieren ist. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Trägerrahmen bzw. einen Unterbau und eine Formschale zum Abformen eines Formteils auf günstige Art bereitzustellen, die so zu einem Aushärtewerkzeug montierbar sind, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht zu einer unerwünschten Verformung der Formschale führen.It is therefore an object of the present invention to provide a curing tool for curing lightweight rotor blades for wind turbines, which can compensate for the different thermal expansion coefficients between base and form, and yet is easy to manufacture and assemble. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a support frame and a mold shell for molding a molded article in a favorable manner, which are mountable to a curing tool that different thermal expansion coefficients do not lead to an undesirable deformation of the mold shell.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Trägerrahmen gemäß Anspruch 1. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch einen Trägerrahmen für ein Aushärtewerkzeug zur Herstellung von Rotorblättern in Windkraftanlagen, wobei der Trägerrahmen zum Stützen einer Formschale ausgelegt ist, wobei der Trägerrahmen eine erste Befestigungskante an einer ersten Rahmenseite und eine zweite Befestigungskante an einer zweiten Rahmenseite umfasst, wobei ein erster Rand der Formschale mit der ersten Rahmenseite des Trägerrahmens verbindbar ist und wobei ein zweiter Rand der Formschale mit der zweiten Rahmenseite des Trägerrahmens verbindbar ist. Die zweite Befestigungskante ist flexibel mit der zweiten Rahmenseite verbunden, so dass die zweite Befestigungskante in einer Rahmenquerrichtung in Richtung zur ersten Befestigungskante flexibel im Vergleich zu einer Rahmenlängsrichtung entlang der zweiten Befestigungskante oder zu einer Rahmenhöhenrichtung ist.The object is achieved by a support frame according to claim 1. In particular, the object is achieved by a support frame for a curing tool for producing rotor blades in wind turbines, wherein the support frame is designed to support a mold shell, wherein the support frame has a first attachment edge on a first frame side and a second attachment edge on a second frame side, wherein a first edge of the shell mold with the first frame side of the support frame is connectable and wherein a second edge of the shell mold with the second frame side of the support frame is connectable. The second attachment edge is flexibly connected to the second frame side so that the second attachment edge is flexible in a frame transverse direction toward the first attachment edge compared to a frame longitudinal direction along the second attachment edge or to a frame height direction.

Die flexibel gestaltete Befestigungskante zum Befestigen eines Randes der Formschale an der Rahmenseite erlaubt unterschiedliche thermische Ausdehnungen zwischen der Formschale und dem Trägerrahmen, ohne dass Verformungen der Formschale auftreten. Insbesondere ist die Flexibilität in Querrichtung des Trägerrahmens, d. h. in einer Richtung von der ersten Rahmenseite zur gegenüberliegenden zweiten Rahmenseite, größer im Vergleich zur Flexibilität in den beiden dazu senkrechten Richtungen, der Rahmenlängsrichtung und der Rahmenhöhenrichtung. Dadurch wird die Form insbesondere in Querrichtung entlastet, die besonders anfällig ist für Verformungen aufgrund von thermischer Ausdehnung.The flexibly shaped attachment edge for attaching an edge of the shell mold on the frame side allows different thermal expansions between the shell mold and the support frame, without deformations of the shell mold occur. In particular, the flexibility in the transverse direction of the support frame, i. H. in a direction from the first frame side to the opposite second frame side, larger in comparison with the flexibility in the two directions perpendicular thereto, the frame longitudinal direction, and the frame height direction. As a result, the shape is relieved, in particular in the transverse direction, which is particularly susceptible to deformation due to thermal expansion.

In einer Ausführungsform davon umfasst der Trägerrahmen weiterhin mindestens eine, die erste Rahmenseite und die zweite Rahmenseite verbindende Querverbindung; und eine Vielzahl von Stützelementen, die zum Abstützen des die erste und zweite Rahmenseite überbrückenden Teils der Formschale vorgesehen sind, wobei jedes Stützelement ein längliches Element, beispielsweise in Form einer rechteckigen Platte, und ein Verbindungselement umfasst. Das Verbindungselement ist fest mit der Formschale verbindbar. Ein erstes Ende der Platte ist um eine Achse in Rahmenlängsrichtung drehbar mit der Querverbindung und ein zweites Ende der Platte ist um eine Achse in Rahmenlängsrichtung drehbar mit dem Verbindungselement verbunden.In an embodiment thereof, the support frame further comprises at least one interconnection connecting the first frame side and the second frame side; and a plurality of support members provided for supporting the portion of the mold shell bridging the first and second frame sides, each support member comprising an elongated member, for example in the form of a rectangular plate, and a connection member. The connecting element is firmly connected to the shell mold. A first end of the plate is rotatable about an axis in the frame longitudinal direction with the cross-connection and a second end of the plate is rotatably connected about an axis in the frame longitudinal direction with the connecting element.

Durch die Stützelemente wird der die erste und zweite Rahmenseite überbrückende Teil der Formschale wirkungsvoll so abgestützt, dass bei thermischer Ausdehnung der Formschale relativ zum Trägerrahmen die Stützelemente in Querrichtung des Trägerrahmens mitgehen können, so dass keine bzw. nur geringe Verformungskräfte auf die Formschale durch die Stützelemente wirken.By supporting elements of the first and second frame side bridging part of the shell mold is effectively supported so that when thermal expansion of the shell mold relative to the support frame, the support elements can go along in the transverse direction of the support frame, so that no or only small deformation forces on the shell shape by the support elements Act.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Trägerrahmen gemäß Anspruch 4. Insbesondere wird die Aufgabe auch gelöst durch einen Trägerrahmen für ein Aushärtewerkzeug zur Herstellung von Rotorblättern in Windkraftanlagen, wobei der Trägerrahmen zum Stützen einer Formschale ausgelegt ist, wobei der Trägerrahmen eine erste Befestigungskante an einer ersten Rahmenseite, eine zweite Befestigungskante an einer zweiten Rahmenseite, mindestens eine, die erste Rahmenseite und die zweite Rahmenseite verbindende Querverbindung, und eine Vielzahl von Stützelementen, die zum Abstützen des, die erste und die zweite Rahmenseite überbrückenden, Teils der Formschale angepasst sind, umfasst. Jedes Stützelement umfasst ein längliches Element, beispielsweise in Form einer rechteckigen Platte und ein Verbindungselement, wobei das Verbindungselement fest mit der Formschale verbindbar ist, und wobei ein erstes Ende der Platte um eine Achse in Rahmenlängsrichtung drehbar mit der Querverbindung und ein zweites Ende der Platte um eine Achse in Rahmenlängsrichtung drehbar mit dem Verbindungselement verbunden sind.The object is also achieved by a support frame according to claim 4. In particular, the object is also achieved by a support frame for a curing tool for the production of rotor blades in wind turbines, wherein the support frame is designed to support a mold shell, wherein the support frame has a first attachment edge to a first Frame side, a second fastening edge on a second frame side, at least one, the first frame side and the second frame side connecting cross-connection, and a plurality of support elements, which are adapted to support the, the first and the second frame side bridging, part of the mold shell adapted. Each support element comprises an elongated An element, for example in the form of a rectangular plate and a connecting element, wherein the connecting element is firmly connected to the mold shell, and wherein a first end of the plate rotatable about an axis in the frame longitudinal direction rotatable with the transverse connection and a second end of the plate about an axis in the frame longitudinal direction connected to the connecting element.

Dadurch wird gewährleistet, dass Kräfte aufgrund von thermischer Ausdehnung der Formschale durch die Stützelemente nicht auf die Formschale übertragen werden und zu einer Verformung der Formschale führen.This ensures that forces due to thermal expansion of the shell mold by the support elements are not transmitted to the shell mold and lead to deformation of the shell mold.

In einer Ausführungsform davon ist ein erster Rand der Formschale mit der ersten Rahmenseite des Trägerrahmens verbindbar und ein zweiter Rand der Formschale ist mit der zweiten Rahmenseite verbindbar und die zweite Befestigungskante ist flexibel mit der zweiten Rahmenseite verbunden, so dass die zweite Befestigungskante in einer Rahmenquerrichtung in Richtung zur ersten Befestigungskante flexibel im Vergleich zu einer Rahmenlängsrichtung entlang der zweiten Befestigungskante oder zu einer Rahmenhöhenrichtung ist.In one embodiment thereof, a first edge of the mold shell is connectable to the first frame side of the support frame and a second edge of the mold shell is connectable to the second frame side and the second attachment edge is flexibly connected to the second frame side such that the second attachment edge is in a frame transverse direction Direction to the first fastening edge is flexible compared to a frame longitudinal direction along the second fastening edge or to a frame height direction.

Die in Rahmenquerrichtung flexibel gestaltete Befestigungskante zum Befestigen der Formschale erlaubt eine stabile Befestigung der Formschale bei gleichzeitiger Beweglichkeit in Querrichtung, so dass bei einer thermischen Ausdehnung keine Formveränderungen in Querrichtung der Formschale, d. h. in einer den ersten und den zweiten Rand der Formschale verbindenden Richtung, auftreten.The flexibly designed in the frame transverse attachment edge for attaching the shell mold allows stable attachment of the shell mold with simultaneous mobility in the transverse direction, so that in a thermal expansion no changes in shape in the transverse direction of the shell mold, d. H. occur in a direction connecting the first and the second edge of the shell mold.

In einer Ausführungsform ist jedes Stützelement über Schwenkbewegung erlaubende Schraubverbindungen mit der Querverbindung und mit dem Verbindungselement so verbunden, dass eine Verschiebung der Formschale aufgrund einer thermischen Ausdehnung der Formschale in Querrichtung relativ zum Trägerrahmen möglich ist. Durch die Schwenkbewegung erlaubenden Schraubverbindungen wird erreicht, dass die Enden der länglichen Elemente um eine Achse in Rahmenlängsrichtung drehbar gehaltert sind und bei thermischer Ausdehnung der Formschale in Querrichtung sich durch entsprechendes geringfügiges Verdrehen mitbewegen können, so dass keine Verformung der Formschale auftritt, während zugleich die Stützfunktion erhalten bleibt.In one embodiment, each support member via pivoting permitting screw is connected to the cross-connection and with the connecting member so that a displacement of the shell mold due to a thermal expansion of the shell mold in the transverse direction relative to the support frame is possible. By the pivoting permitting screw it is achieved that the ends of the elongated elements are rotatably supported about an axis in the frame longitudinal direction and can move along with thermal expansion of the shell mold in the transverse direction by corresponding slight twisting, so that no deformation of the shell occurs while the support function preserved.

In einer Ausführungsform ist das Verbindungselement ein T- Element oder ein L-Element, vorzugsweise ein T-Element. Solche Elemente können leicht hergestellt werden, auch in den Materialien, die für die Formschale verwendet werden, und können auch einfach fest mit der Formschale beispielsweise über Harzmaterialien mit der Formschale verbunden werden.In one embodiment, the connecting element is a T-element or an L-element, preferably a T-element. Such elements can be easily made, even in the materials used for the mold shell, and can also be simply fixedly connected to the mold shell, for example via resin materials with the mold shell.

In einer weiteren Ausführungsform entspricht eine Kontur der Querverbindung einer Kontur der Formschale, zumindest im Bereich der Stützelemente. In einer weiteren Ausführungsform weist das erste Ende und das zweite Ende jedes länglichen Elements jeweils ein Loch für die Schwenkbewegung erlaubende Schraubverbindungen auf, wobei ein Abstand zwischen den Löchern für jede Platte identisch ist. Durch die Kontur der Querverbindungen, die einer Kontur der Formschale folgt, ist eine bessere Kraftübertragung der Formschale über die Stützelemente auf den Trägerrahmen möglich. Weiterhin können die Platten als Teile der Verbindungselemente identisch ausgeführt werden, so dass die Herstellungskosten für das Aushärtewerkzeug gesenkt werden können.In a further embodiment, a contour of the transverse connection corresponds to a contour of the mold shell, at least in the region of the support elements. In another embodiment, the first end and the second end of each elongated member each have a hole for pivotal movement allowing screw connections, wherein a spacing between the holes is identical for each plate. Due to the contour of the cross connections, which follows a contour of the shell mold, a better power transmission of the shell mold on the support elements on the support frame is possible. Furthermore, the plates can be made identical as parts of the connecting elements, so that the manufacturing cost of the curing tool can be reduced.

In einer Ausführungsform sind die erste und zweite Befestigungskante sowie Längsstreben der ersten und zweiten Rahmenseite des Trägerrahmens aus Vierkantmetallrohren gefertigt. Vierkantmetallrohre sind vorgefertigte Standardprofile, mit denen ein Trägerrahmen kostengünstig hergestellt werden kann.In one embodiment, the first and second attachment edge and longitudinal struts of the first and second frame side of the support frame are made of square metal tubes. Square metal pipes are prefabricated standard profiles, with which a support frame can be produced inexpensively.

In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Befestigungskante über erste Verbindungsstreben mit einer benachbarten Längsstrebe der ersten Rahmenseite starr verbunden und die zweite Befestigungskante ist über zweite Verbindungsstreben mit einer benachbarten Längsstrebe der zweiten Rahmenseite in einer Rahmenquerrichtung flexibel verbunden, wobei die Biegefestigkeit der ersten Verbindungsstreben größer ist als die Biegefestigkeit der zweiten Verbindungsstreben. Dadurch erreicht man, dass die zweite Befestigungskante in einer Rahmenquerrichtung flexibel mit der zweiten Rahmenseite verbunden ist, so dass thermische Ausdehnungen der Formschale gegenüber dem Rahmen ausgeglichen werden können, ohne dass Verformungen der Formschale auftreten.In a further embodiment, the first fastening edge is rigidly connected via first connecting struts to an adjacent longitudinal strut of the first frame side and the second fastening edge is flexibly connected via second connecting struts to an adjacent longitudinal strut of the second frame side in a frame transverse direction, wherein the bending strength of the first connecting struts is greater than the bending strength of the second connecting struts. As a result, it is achieved that the second fastening edge is flexibly connected in a frame transverse direction to the second frame side, so that thermal expansions of the molding shell relative to the frame can be compensated for without deformations of the shell mold.

Unterschiedliche Biegefestigkeiten der ersten und zweiten Verbindungsstreben erhält man durch eine entsprechende Ausbildung der ersten und zweiten Verbindungsstreben. Gemäß einer Ausführungsform werden die zweiten Verbindungsstreben in Form von Metallplatten mit einer ersten Dicke ausgeführt, die an der zweiten Befestigungskante und der benachbarten Längsstrebe angeschweißt oder anderweitig befestigt sein können. Die ersten Verbindungsstreben können als Vierkantmetallrohre, V-förmige Metallstreben oder Metallplatten mit einer zweiten Dicke, die größer als die erste Dicke ist, ausgeführt sein. Die ersten Verbindungsstreben können an der ersten Befestigungskante und der benachbarten Längsstrebe angeschweißt oder anderweitig befestigt sein.Different flexural strengths of the first and second connecting struts are obtained by a corresponding design of the first and second connecting struts. According to one embodiment, the second connecting struts are in the form of metal plates of a first thickness, which may be welded or otherwise secured to the second fastening edge and the adjacent longitudinal strut. The first connecting struts may be in the form of square metal tubes, V-shaped metal struts or metal plates having a second thickness greater than the first thickness. The first connecting struts may be welded or otherwise secured to the first attachment edge and the adjacent longitudinal strut.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der oben genannten Aufgabe ein Aushärtewerkzeug mit dem vorher beschriebenen Trägerrahmen und einer Formschale zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen mit einer dem herzustellenden Bauteil entsprechenden Form bereitgestellt. Die Formschale ist mit dem Trägerrahmen so verbunden, dass sich die Formschale relativ zum Trägerrahmen in einer Querrichtung des Trägerrahmens thermisch ausdehnen kann, ohne dass sich die Kontur der Formschale ändert. Die Formschale umfasst an zwei gegenüberliegenden Enden einen ersten und einen zweiten Rand zur Befestigung der Formschale an einem Trägerrahmen. Weiterhin sind an der Formschale L-förmige oder T-förmige Verbindungselemente im Bereich zwischen dem ersten und zweiten Rand zum Verbinden der Formschale mit Stützelementen am Trägerrahmen, und/oder eine Befestigungseinrichtung an dem ersten und zweiten Rand zum Befestigen der Formschalenränder an dem Trägerrahmen vorgesehen. According to another aspect of the present invention, in order to achieve the above object, there is provided a curing tool having the above-described support frame and a mold shell for manufacturing fiber reinforced composite members having a shape corresponding to the component to be manufactured. The mold shell is connected to the support frame so that the mold shell can thermally expand relative to the support frame in a transverse direction of the support frame without changing the contour of the mold shell. The mold shell comprises at two opposite ends a first and a second edge for fixing the mold shell to a support frame. Furthermore, L-shaped or T-shaped connecting elements in the region between the first and second edges for connecting the shell mold with support elements on the support frame, and / or fastening means are provided on the first and second edges for attaching the shell mold edges to the support frame on the mold shell.

In einer Ausführungsform wird die Formschale aus einem faserverstärktem Kunststoffverbundwerkstoff hergestellt. Dadurch ist der thermische Ausdehnungskoeffizient der Formschale ähnlich zu dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des herzustellenden Formteils.In one embodiment, the mold shell is made of a fiber reinforced plastic composite material. As a result, the thermal expansion coefficient of the shell mold is similar to the thermal expansion coefficient of the molded part to be produced.

In einer weiteren Ausführungsform ist das L-förmige oder das T-förmige Verbindungselement mit einem Harzmaterial an der Formschale befestigt. Vorzugsweise wird ein T-förmiges Verbindungselement wegen der höheren Stabilität verwendet.In a further embodiment, the L-shaped or the T-shaped connecting element is fastened with a resin material to the mold shell. Preferably, a T-shaped connecting element is used because of the higher stability.

In einer anderen Ausführungsform sind der erste und der zweite Rand der Formschale als flanschartige Anlagefläche ausgebildet, so dass die Formschale stabil auf dem Trägerrahmen aufliegen kann und einfach mit dem Trägerrahmen verschraubt werden kann.In another embodiment, the first and the second edge of the mold shell are formed as a flange-like contact surface, so that the mold shell can rest stably on the support frame and can be easily bolted to the support frame.

In verschiedenen Ausführungsformen davon weisen die flanschartigen Anlageflächen eine Befestigungseinrichtung in Form von Bohrungen durch die flanschartige Auflageflächen oder spezielle Befestigungselemente zum Befestigen der Formschale mit der ersten und zweiten Befestigungskante des Trägerrahmens auf. Jedes Befestigungselement kann eine Platte und einen Gewindebolzen umfassen, die in einem regelmäßigen Abstand an dem ersten Rand und dem zweiten Rand der Formschale fest verankert sind, und die mit der ersten und zweiten Befestigungskante des Trägerrahmens verschraubt werden können.In various embodiments thereof, the flange-like contact surfaces have a fastening device in the form of bores through the flange-like bearing surfaces or special fastening elements for fastening the shell mold with the first and second fastening edge of the support frame. Each fastener may comprise a plate and a threaded bolt which are fixedly anchored at a regular distance to the first edge and the second edge of the mold shell, and which may be bolted to the first and second attachment edges of the support frame.

In einer Ausführungsform umfasst das Aushärtewerkzeug den Trägerrahmen, wie er oben beschrieben wurde, und eine wie oben beschriebene Formschale, die mit dem Trägerrahmen so verbunden ist, dass sich die Formschale relativ zum Trägerrahmen in einer Querrichtung des Trägerrahmens thermisch ausdehnen kann, ohne dass sich die Formschale verformt.In one embodiment, the curing tool comprises the support frame as described above and a mold shell as described above connected to the support frame so that the mold shell can thermally expand relative to the support frame in a transverse direction of the support frame without the support shell Mold shell deformed.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele, Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. in den Figuren zeigen:In the following, exemplary embodiments, further developments, advantages and possible applications of the invention are explained in more detail by way of example with reference to the attached figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency. Also, the content of the claims is made an integral part of the description. in the figures show:

1 eine perspektivische Teilansicht eines Aushärtewerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a partial perspective view of a curing tool according to the present invention;

2A und 2B alternative Ausführungsformen für Befestigungselemente am Flansch einer Formschale; 2A and 2 B alternative embodiments for fasteners on the flange of a mold shell;

3A, 3B und 3C alternative Ausführungsformen von Verbindungsstreben zum Verbinden einer ersten Befestigungskante mit einer benachbarten Längsstrebe an einer ersten Rahmenseite; 3A . 3B and 3C alternative embodiments of connecting struts for connecting a first fastening edge with an adjacent longitudinal strut on a first frame side;

4 eine Ausführungsform einer Verbindungsstrebe zum Verbinden einer zweiten Befestigungskante mit einer benachbarten Längsstrebe an einer zweiten Rahmenseite; 4 an embodiment of a connecting strut for connecting a second fastening edge with an adjacent longitudinal strut on a second frame side;

5 ein Ausführungsbeispiel für Verbindungselemente zum Verbinden einer Formschale mit einer Querwand eines Trägerrahmens; und 5 an embodiment of connecting elements for connecting a mold shell with a transverse wall of a support frame; and

6 eine vereinfachte Darstellung einer Gesamtaushärteform mit zwei übereinander klappbaren Formhälften. 6 a simplified representation of a Gesamtaushärteform with two superimposed half-molds.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung erfolgte, um ein Aushärtewerkzeug zur Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen bereitzustellen, das auf einfache Weise unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten im Aushärtewerkzeug insbesondere beim Betrieb in einem Autoklaven ausgleichen kann, so dass keine Verformungen der Formschale und damit Verformungen des herzustellenden Rotorblatts für Windkraftanlagen erfolgen.The present invention has been made to provide a curing tool for producing rotor blades for wind turbines, which can easily compensate for different thermal expansion coefficients in the curing tool, especially when operating in an autoclave, so that no deformations of the shell mold and thus deformations of the rotor blade for wind turbines to be made.

1 zeigt in einer schematischen 3D-Teilansicht ein Aushärtewerkzeug 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. In der 1 zeigt das Bezugszeichen 10 eine Formschale, die Bezugszeichen 10A und 10B flanschartig ausgebildete Auflageflächen der Formschale, das Bezugszeichen 20A eine erste Rahmenseite des Trägerrahmens, das Bezugszeichen 20B eine zweite Rahmenseite des Trägerrahmens, das Bezugszeichen 21 Längsstreben der ersten und zweiten Rahmenseite, das Bezugszeichen 21A eine erste Befestigungskante am Trägerrahmen zum Befestigen des flanschartig ausgebildeten Randes 10A der Formschale 10; das Bezugszeichen 21B eines zweite Befestigungskante des Trägerrahmens zum Befestigen des zweiten flanschartig ausgebildeten Randes 10B der Formschale 10, die Bezugszeichen 22A, 22C und 22E Verbindungsstreben zum vertikalen Verbinden von Längsstreben 21, das Bezugszeichen 22B Verbindungsstreben zum Verbinden der zweiten Befestigungskante 21B mit einer benachbarten Längsstrebe 21, das Bezugszeichen 22D eine erste Verbindungsstrebe zum Verbinden der ersten Befestigungskante 21A mit einer benachbarten Längsstrebe 21, das Bezugszeichen 30 eine Querverbindung zwischen der ersten Rahmenseite 20A und der zweiten Rahmenseite 20B, das Bezugszeichen 40 ein Stützelement zum Abstützen der Formschale 10, das Bezugszeichen 40A ein längliches Element beispielsweise in Form einer Platte als Teil des Stützelements 40, das Bezugszeichen 40B ein Verbindungselement, das mit der Formschale 10 verbunden ist, und das die Platte 40A mit der Formschale 10 verbindet, und das Bezugszeichen 41 Bohrungen bzw. Verschraubungen in der Platte 40A, um eine Verbindung der Platte mit dem Verbindungselement 40B bzw. mit der Querverbindung 30 zu ermöglichen. 1 shows a schematic 3D partial view of a curing tool 100 according to the present invention. In the 1 shows the reference numeral 10 a shell mold, the reference numerals 10A and 10B flange-shaped bearing surfaces of the shell mold, the reference numerals 20A a first frame side of the support frame, the reference numeral 20B a second frame side of the support frame, the reference numeral 21 Longitudinal struts of the first and second frame side, the reference numeral 21A a first attachment edge on the support frame for securing the flange-shaped edge 10A the shape shell 10 ; the reference number 21B a second attachment edge of the support frame for fixing the second flange-shaped edge 10B the shape shell 10 , the reference numerals 22A . 22C and 22E Connecting struts for vertical connection of longitudinal struts 21 , the reference number 22B Connecting struts for connecting the second fastening edge 21B with an adjacent longitudinal strut 21 , the reference number 22D a first connecting strut for connecting the first fastening edge 21A with an adjacent longitudinal strut 21 , the reference number 30 a cross connection between the first frame side 20A and the second frame side 20B , the reference number 40 a support element for supporting the mold shell 10 , the reference number 40A an elongate element, for example in the form of a plate as part of the support element 40 , the reference number 40B a connecting element with the mold shell 10 connected, and that the plate 40A with the mold shell 10 connects, and the reference number 41 Drilling or screwing in the plate 40A to connect the plate to the connector 40B or with the cross connection 30 to enable.

Das Aushärtewerkzeug 100 setzt sich zusammen aus einem Trägerrahmen und einer Formschale 10, die auf dem Trägerrahmen montiert wird. Der Trägerrahmen umfasst eine erste Rahmenseite 20A und eine zweite Rahmenseite 20B, die im Wesentlichen parallel zueinander in einer Längsrichtung LR des Aushärtewerkzeugs angeordnet sind. Die Längsrichtung LR wird im Wesentlichen definiert durch die längliche Form des herzustellenden Formteils, d. h. des Rotorblatts für eine Windkraftanlage. Eine Verbindungsrichtung zwischen der ersten und der zweiten Rahmenseite wird im Folgenden als Querrichtung QR bezeichnet. Die Längsrichtung LR und die Querrichtung QR verlaufen senkrecht zueinander. Die zur Längsrichtung LR und Querrichtung QR senkrecht verlaufende dritte räumliche Orientierungsrichtung wird als Höhenrichtung HR bezeichnet. Auf der ersten Rahmenseite 20A und der zweiten Rahmenseite 20B liegt der erste Rand 10A bzw. der zweite Rand 10B der Formschale 10 auf. Die Formschale 10 weist im Wesentlichen eine der Gestalt des herzustellenden Bauteils, beispielsweise eines Rotorblatts, entsprechende Form auf. Das heißt im Fall eines Rotorblatts, weist die Formschale 10 eine gekrümmte Form in Querrichtung QR auf und ist in Längsrichtung LR im Wesentlichen geradlinig, wobei sich die Krümmung in Querrichtung entlang der Längsrichtung entsprechend dem Profil eines Rotorsatzes ändern kann. Die gegenüberliegenden Rändern 10A und 10B der Formschale 10 entlang der Längsrichtung LR der Formschale sind in Form von flachen flanschartigen Auflageflächen ausgebildet, so dass sie auf Befestigungskanten 21A und 21B des Trägerrahmens aufliegen und befestigt werden können.The curing tool 100 consists of a support frame and a shell mold 10 which is mounted on the support frame. The support frame comprises a first frame side 20A and a second frame side 20B which are arranged substantially parallel to each other in a longitudinal direction LR of the curing tool. The longitudinal direction LR is essentially defined by the elongate shape of the molded part to be produced, ie the rotor blade for a wind turbine. A connecting direction between the first and the second frame side is referred to below as the transverse direction QR. The longitudinal direction LR and the transverse direction QR are perpendicular to each other. The third spatial orientation direction perpendicular to the longitudinal direction LR and transverse direction QR is referred to as height direction HR. On the first frame side 20A and the second frame side 20B lies the first edge 10A or the second edge 10B the shape shell 10 on. The shape shell 10 essentially has a shape corresponding to the shape of the component to be produced, for example a rotor blade. That is, in the case of a rotor blade, has the mold shell 10 a curved shape in the transverse direction QR and is substantially straight in the longitudinal direction LR, wherein the curvature can change in the transverse direction along the longitudinal direction corresponding to the profile of a rotor set. The opposite edges 10A and 10B the shape shell 10 along the longitudinal direction LR of the mold shell are formed in the form of flat flange-like bearing surfaces so that they on mounting edges 21A and 21B the support frame can rest and be attached.

Die erste Rahmenseite 20A umfasst eine erste Befestigungskante 21A und parallel dazu verlaufende Längsstreben 21, die sich entlang der Längsrichtung LR erstrecken. Die Längsstreben 21 sind in Höhenrichtung HR übereinander angeordnet und durch Verbindungsstreben 22E miteinander verbunden. Die erste Befestigungskante 21A ist parallel zu einer benachbarten Längsstrebe 21 in Höhenrichtung HR über der Längsstrebe 21 angeordnet. Die erste Befestigungskante 21A ist über Verbindungsstreben 22D mit der benachbarten Längsstrebe 21 fest, d. h. im Wesentlichen unbeweglich, verbunden, so dass die erste Rahmenseite 20A eine starre vertikale Rahmenseite bilden. Die der ersten Rahmenseite 20A gegenüberliegende zweite Rahmenseite 20B ist ähnlich aufgebaut wie die erste Rahmenseite. In Längsrichtung LR parallel und in Höhenrichtung HR übereinander verlaufende Längsstreben 21 sind durch Verbindungsstreben 22A und 22C miteinander starr verbunden. Eine zweite Befestigungskante 21B, die in Höhenrichtung HR über einer benachbarten Längsstrebe 21 parallel zu ihr verläuft, ist mit einer benachbarten darunter liegenden Strebe 21 über flexible Verbindungsstreben 22B verbunden, so dass die zweite Befestigungskante 21B in Querrichtung QR beweglich ist. Zur Stabilisierung der ersten Rahmenseite 20A und zweiten Rahmenseite 20B befinden sich eine oder mehrere die erste und zweite Rahmenseite verbindende Querverbindungen 30 im Trägerrahmen unterhalb der Formschale 10. Anzumerken ist, dass die Bezeichnung ”unterhalb” und ”oberhalb” nur für die Darstellung in 1 erfolgt. Die Darstellung in 1 kann auch um 90° oder 180° gedreht werden, so dass die Bezeichnung ”unterhalb” bzw. ”oberhalb” entsprechend geändert werden muss.The first frame page 20A includes a first attachment edge 21A and parallel longitudinal struts 21 which extend along the longitudinal direction LR. The longitudinal struts 21 are arranged one above the other in the height direction HR and by connecting struts 22E connected with each other. The first attachment edge 21A is parallel to an adjacent longitudinal strut 21 in the vertical direction HR above the longitudinal strut 21 arranged. The first attachment edge 21A is about connecting struts 22D with the adjacent longitudinal strut 21 fixed, ie substantially immovable, connected, so that the first frame side 20A form a rigid vertical frame side. The first frame side 20A opposite second frame side 20B is similar to the first frame side. In the longitudinal direction LR parallel and in the height direction HR one above the other extending longitudinal struts 21 are by connecting struts 22A and 22C rigidly connected with each other. A second attachment edge 21B heightwise HR above an adjacent longitudinal strut 21 parallel to it, is with an adjacent underlying strut 21 via flexible connecting struts 22B connected so that the second attachment edge 21B in the transverse direction QR is movable. To stabilize the first frame side 20A and second frame side 20B There are one or more interconnections connecting the first and second frame sides 30 in the support frame below the shell mold 10 , It should be noted that the terms "below" and "above" only for the representation in 1 he follows. The representation in 1 can also be rotated by 90 ° or 180 °, so that the term "below" or "above" must be changed accordingly.

Im Fall von Rotorblättern ist die Formschale 10 entsprechend der aerodynamischen Form der Rotorblätter in Querrichtung QR gekrümmt. Entsprechend ist auch die Querverbindung 30 gekrümmt, so dass der Abstand zwischen dem oberen Rand der Querverbindung 30 und der Unterseite der Formschale 10 im Wesentlichen konstant ist bzw. einen vorgegebenen Abstand nicht überschreitet. An der Querverbindung 30 angebrachte Stützelemente 40 stützen die Formschale 10 zwischen dem ersten Rand 10A und dem zweiten Rand 10B ab.In the case of rotor blades is the shell mold 10 curved according to the aerodynamic shape of the rotor blades in the transverse direction QR. Corresponding is also the cross connection 30 curved so that the distance between the top of the cross-connection 30 and the bottom of the shell mold 10 is substantially constant or does not exceed a predetermined distance. At the cross connection 30 attached support elements 40 support the shape shell 10 between the first edge 10A and the second edge 10B from.

Die Formschale 10 wird vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist wie das zu fertigende Formteil (nicht gezeigt). Da Rotorblätter beispielsweise aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen, wie beispielsweise CFK (carbon-faserverstärkter Kunststoff) gefertigt werden, wird dasselbe Material vorzugsweise als Werkstoff für die Formschale 10 verwendet. Das Trägergestell mit der ersten Rahmenseite 20A und der zweiten Rahmenseite 20B wird aus Kosten- und Stabilitätsgründen aus vorgefertigten Metallprofilen hergestellt. Beispielsweise können die erste und zweite Befestigungskante 21A und 21B sowie die Verbindungsstrebungen 22A, 22C und 22E zwischen den Längsstreben 21 aus 4-Kant-Stahlrohren gefertigt werden, die miteinander verschweißt werden. Die ersten Verbindungsstreben 22D, die die erste Befestigungskante 21A mit der darunter liegenden Längsstrebe 21 verbinden, werden in Zusammenhang mit den 3A–3D näher beschrieben. Die zweiten Verbindungsstreben 22B, die die zweite Befestigungskante 21B mit der darunter liegenden Längsstrebe 21 verbinden, werden in Zusammenhang mit der 4 näher beschrieben. Die Stützelemente 40 werden in Verbindung mit 5 näher beschrieben. Die Verbindung der Formschale mit der ersten bzw. zweiten Befestigungskante 21A und 21B wird in 2 näher beschrieben.The shape shell 10 is preferably made of a material having a similar thermal expansion coefficient as the molded part to be manufactured (not shown). For example, since rotor blades are made from fiber reinforced composites such as CFRP (carbon fiber reinforced plastic), the same material is preferably used as the material for the shell mold 10 used. The support frame with the first frame side 20A and the second frame side 20B is made for cost and stability reasons from prefabricated metal profiles. For example, the first and second attachment edge 21A and 21B as well as the connection struts 22A . 22C and 22E between the longitudinal struts 21 made of square steel tubes, which are welded together. The first connecting struts 22D that is the first attachment edge 21A with the underlying longitudinal strut 21 connect, in connection with the 3A - 3D described in more detail. The second connecting struts 22B that the second attachment edge 21B with the underlying longitudinal strut 21 connect, in connection with the 4 described in more detail. The support elements 40 be in contact with 5 described in more detail. The connection of the shell mold with the first and second fastening edge 21A and 21B is in 2 described in more detail.

2 zeigt einen Schnitt entlang der Fläche A in 1. Die 2 zeigt zwei verschiedene Varianten einer Befestigung der Formschale 10 an einer Befestigungskante 21A/21B des Trägerrahmens. 2a zeigt eine Variante, bei der eine Platte 25 mit einem Gewindebolzen 26 an der flanschartigen Auflagefläche 10A/10B der Formschale 10 angebracht ist. Der Gewindebolzen 26 erstreckt sich durch ein Loch in der ersten bzw. zweiten Befestigungskante 21A bzw. 21B des Trägerrahmens und wird mit einer Mutter 27 fixiert. 2 shows a section along the surface A in 1 , The 2 shows two different variants of a fastening of the shell mold 10 at a fastening edge 21A / 21B the support frame. 2a shows a variant in which a plate 25 with a threaded bolt 26 on the flange-like support surface 10A / 10B the shape shell 10 is appropriate. The threaded bolt 26 extends through a hole in the first and second attachment edge 21A respectively. 21B of the vehicle frame and is with a mother 27 fixed.

In einer alternativen Ausführungsform gemäß 2B ist eine Platte 25 mit einem Gewindebolzen 26 an der flanschartigen Auflagefläche 10A bzw. 10B beispielsweise über ein Harzmaterial befestigt. Der Gewindebolzen 26 erstreckt sich durch eine Unterbrechung der ersten bzw. zweiten Befestigungskante 21A bzw. 21B. Die Unterbrechung der ersten bzw. zweiten Befestigungskante wird durch eine Platte 28, die mit beiden Teilstücken der ersten bzw. zweiten Befestigungskante verschweißt ist, überbrückt. Der Gewindebolzen 26 erstreckt sich durch ein Loch in der Überbrückungsplatte 28 und wird mit einer Mutter 27 verschraubt.In an alternative embodiment according to 2 B is a plate 25 with a threaded bolt 26 on the flange-like support surface 10A respectively. 10B attached for example via a resin material. The threaded bolt 26 extends through an interruption of the first and second fastening edge 21A respectively. 21B , The interruption of the first and second fastening edge is by a plate 28 , which is welded to both sections of the first and second fastening edge bridged. The threaded bolt 26 extends through a hole in the bridging plate 28 and will be with a mother 27 screwed.

In einer nicht bildlich gezeigten Variante kann auch die Formschale 10 mit der ersten bzw. zweiten Befestigungskante verschraubt werden, indem die flanschartige Auflagefläche 10A/10B und die erste/zweite Befestigungskante 21A/21B durchbohrt und miteinander verschraubt werden. Der Vorteil der nicht gezeigten Variante sowie der Variante nach 2B ist, dass die Formschale 10 besser, d. h. planer, auf dem Trägerrahmen aufliegen und sich dadurch weniger leicht verformen kann.In a variant not shown pictorially, the shell mold can also be used 10 be bolted to the first and second fastening edge by the flange-like bearing surface 10A / 10B and the first / second attachment edge 21A / 21B pierced and screwed together. The advantage of the variant not shown as well as the variant according to 2 B is that the shape shell 10 better, ie planner, rest on the support frame and thus less easily deformed.

Die 3A, 3B und 3C zeigen einen Schnitt entlang der Linie C in 1 und verdeutlichen verschiedene Varianten der Verbindung der ersten Befestigungskante 21A mit einer darunter liegenden, benachbarten und parallel verlaufenden Längsstrebe 21. Die Längsstrebe 21 und die erste Befestigungskante 21A sind als hohle Vierkantprofile dargestellt, die jedoch nicht gleichen Querschnitt aufweisen müssen, wie in den 3A–3C dargestellt ist. Die Verbindungsstrebe 22D dient dazu, eine starre Verbindung, d. h. eine im Wesentlichen unbewegliche Verbindung zwischen der Längsstrebe 21 und der ersten Befestigungskante 21A herzustellen. 3A zeigt eine relativ dicke Metallplatte, mit der Längsstrebe 21 und der ersten Befestigungskante 21A seitlich so verschweißt ist, dass die erste Befestigungskante 21A im Wesentlichen unbeweglich relativ zur Längsstrebe 21 ist. In 3B ist die Verbindungsstrebe 22D nicht seitlich an der Längsstrebe 21 und der ersten Befestigungskante 21A angebracht, sondern zwischen der ersten Befestigungskante 21A und der Längsstrebe 21. 3C zeigt eine V-förmige Verbindungsstrebe 22D zwischen der Längsstrebe 21 und der ersten Befestigungskante 21A aus einem relativ dünneren Material als die Verbindungsstrebe in den 3A und 3B. Durch entsprechendes Anbringen von Schweißnähten 220 erfolgt eine weitere Stabilisierung der Verbindung zwischen der ersten Befestigungskante 21A und der Längsstrebe 21. Der Vorteil der V-förmigen Strebe in 3C ist, dass sie bei relativ geringerem Materialaufwand als in den 3A und 3B eine höhere Stabilität und Biegesteifigkeit erreicht.The 3A . 3B and 3C show a section along the line C in 1 and illustrate different variants of the connection of the first attachment edge 21A with an underlying, adjacent and parallel longitudinal strut 21 , The longitudinal strut 21 and the first attachment edge 21A are shown as hollow square profiles, which, however, need not have the same cross-section, as in the 3A - 3C is shown. The connecting strut 22D serves a rigid connection, ie a substantially immovable connection between the longitudinal strut 21 and the first attachment edge 21A manufacture. 3A shows a relatively thick metal plate, with the longitudinal strut 21 and the first attachment edge 21A laterally welded so that the first fastening edge 21A essentially immovable relative to the longitudinal strut 21 is. In 3B is the connecting strut 22D not on the side of the longitudinal strut 21 and the first attachment edge 21A attached, but between the first attachment edge 21A and the longitudinal strut 21 , 3C shows a V-shaped connecting strut 22D between the longitudinal strut 21 and the first attachment edge 21A from a relatively thinner material than the connecting strut in the 3A and 3B , By appropriate attachment of welds 220 there is a further stabilization of the connection between the first fastening edge 21A and the longitudinal strut 21 , The advantage of the V-shaped strut in 3C is that they are relatively less material than in the 3A and 3B achieved a higher stability and bending stiffness.

4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B in 1, d. h. 4 zeigt die Verbindung zwischen der zweiten Befestigungskante 21B und der benachbarten darunter liegenden und parallel verlaufenden Längsstrebe 21. Die entsprechende Verbindungsstrebe 22B ist als Metallplatte ausgebildet, die dünner ist als die Metallplatte in den 3A bzw. 3B, so dass die zweite Befestigungskante relativ zur Längsstrebe 21 in Querrichtung des Trägerrahmens, d. h. senkrecht zur Fläche der Metallplatte 22B, flexibel ist, so dass eine Ausdehnung der Formschale 10 ermöglicht wird, ohne die Formschale 10 zu verbiegen. Die Verbindungsstrebe 22D kann wieder beispielsweise über Schweißnähte 220 mit der Längsstrebe 21 und der zweiten Befestigungskante 21B verbunden werden. 4 shows a section along the line B in 1 ie 4 shows the connection between the second attachment edge 21B and the adjacent underlying and parallel longitudinal strut 21 , The corresponding connecting strut 22B is formed as a metal plate which is thinner than the metal plate in the 3A respectively. 3B such that the second attachment edge is relative to the longitudinal strut 21 in the transverse direction of the support frame, ie perpendicular to the surface of the metal plate 22B , is flexible, allowing an expansion of the mold shell 10 is possible without the shell mold 10 to bend. The connecting strut 22D can again, for example, via welds 220 with the longitudinal strut 21 and the second attachment edge 21B get connected.

5 zeigt einen Querschnitt durch ein Stützelement 40. Das Stützelement 40 besteht aus einem länglichen Element in Form einer Platte 40A und einem Verbindungselement 40B. Das Verbindungselement 40B ist fest mit der Formschale 10 verbunden, beispielsweise mit einem Harzmaterial verklebt. Vorzugsweise ist das Verbindungselement 40B aus demselben Material gefertigt wie die Formschale 10, kann aber auch aus anderen Materialien gefertigt werden, die einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die Platte 40A ist an einem Ende mit dem Verbindungselement 40B verschraubt und am anderen Ende mit der Querverbindung 30 des Trägerrahmens. Zur vereinfachten Herstellung kann für die Platte 40A beispielsweise eine Metallplatte verwendet werden. Die Verschraubungen 41, mit denen die Metallplatte 40A mit dem Verbindungselement 40B bzw. mit der Querverbindung 30 verschraubt sind, sind so locker ausgeführt, dass eine Drehbewegung möglich ist, so dass sich bei einer thermischen Ausdehnung der Formschale 10 relativ zur Querverbindung 30 die Platte 40A geringfügig mitdrehen kann, so dass trotz Gangdifferenzen keine Verformung in der Formschale 10 auftritt und trotzdem die Stützfunktion des Stützelementes 40 erhalten bleibt. Durch die lockeren Schraubverbindungen 41 sind kleine Drehbewegungen der Platte 40A um eine Längsachse LS des Trägerrahmens möglich. In der 5 verläuft die Längsachse in der Zeichenebene durch die Schraubverbindungen 41. 5 shows a cross section through a support element 40 , The support element 40 consists of an elongated element in the form of a plate 40A and a connecting element 40B , The connecting element 40B is stuck with the shell mold 10 connected, glued, for example, with a resin material. Preferably, the connecting element 40B made of the same material as the shell 10 but can also be made of other materials that have a similar thermal expansion coefficient. The plate 40A is at one end with the connector 40B bolted and at the other end with the cross connection 30 the support frame. For simplified production can for the plate 40A For example, a metal plate can be used. The screw connections 41 with which the metal plate 40A with the connecting element 40B or with the cross connection 30 are bolted so loosely that a rotational movement is possible, so that at a thermal expansion of the shell mold 10 relative to the cross connection 30 the plate 40A can turn slightly, so that despite gear differences no deformation in the shell mold 10 occurs and still the support function of the support element 40 preserved. Through the loose screw connections 41 are small rotations of the plate 40A around a longitudinal axis LS of the support frame possible. In the 5 The longitudinal axis runs in the drawing plane through the screw 41 ,

6 zeigt eine Anordnung aus zwei nebeneinander liegenden und hinsichtlich einer Achse entlang der Längsrichtung zueinander spiegelsymmetrischen Trägerrahmen 110 und 120 mit entsprechenden Formschalen 10. Die Trägerrahmen in der 6 sind jedoch gegenüber der 1 etwas vereinfacht dargestellt, um einen Wendemechanismus mit Gelenken 150 oder Scharnieren zu veranschaulichen. In der 6 ist die erste Rahmenseite 20A eines ersten Trägerrahmens 110 mit der ersten Rahmenseite 20A eines zweiten Trägerrahmens 120 über Gelenke 150 so miteinander verbunden, dass die zwei Trägerrahmen und entsprechenden Formschalen einen auseinander geklappten Zustand und einen zusammen geklappten Zustand einnehmen können. Die Gelenkverbindung 150 ist in 6 nur beispielhaft gezeigt und kann auch die jeweiligen zweiten Rahmenseiten 20B des ersten und zweiten Trägerrahmens verbinden. Weiterhin können an Stelle der Gelenke 150 auch andere lösbare Fixiereinrichtungen verwendet werden, mit der die relative Position des ersten und zweiten Trägerrahmens zueinander zumindest in einer zusammengeklappten Stellung festgelegt werden kann. Die Aushärtung des Rotorblatts erfolgt in einer zusammengeklappten Stellung, so dass zwei Rotorblatthälften zusammengefügt aushärten können. 6 shows an arrangement of two adjacent and with respect to an axis along the longitudinal direction mirror-symmetrical support frame 110 and 120 with corresponding shell molds 10 , The support frames in the 6 are, however, opposite the 1 Simplified to show a turning mechanism with joints 150 or to illustrate hinges. In the 6 is the first frame page 20A a first carrier frame 110 with the first frame side 20A a second carrier frame 120 over joints 150 connected so that the two support frame and corresponding shell molds can take a folded-out state and a folded state together. The articulation 150 is in 6 shown only as an example and can also the respective second frame pages 20B connect the first and second support frame. Furthermore, in place of joints 150 also other releasable fixing means are used, with which the relative position of the first and second support frame can be fixed to each other at least in a folded position. The curing of the rotor blade takes place in a folded position, so that two rotor blade halves can harden together.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

AT 503547 B1 [0003]
WO 2010/103493 A1 [0004, 0004]

Claims

Support frame for a curing tool ( 100 ) for the production of rotor blades in wind turbines, wherein the support frame for supporting a mold shell ( 10 ), and wherein the support frame comprises: a first attachment edge (10); 21A ) on a first frame side ( 20A ); and a second attachment edge ( 21B ) on a second frame side ( 20B ); the first frame side ( 20A ) of the support frame with a first edge ( 10A ) of the shell mold ( 10 ) is connectable, and wherein the second frame side ( 20B ) of the support frame with a second edge ( 10B ) of the shell mold ( 10 ) is connectable; characterized in that the second fastening edge ( 21B ) flexible with the second frame side ( 20B ), so that the second fastening edge ( 21B ) in a frame transverse direction (QR) in the direction of the first fastening edge ( 21A ) flexible compared to a frame longitudinal direction (LR) along the second fastening edge ( 21-B ) or to a frame height direction (HR), to compensate for different expansion of the support frame and shell mold with temperature changes can.

The support frame of claim 1, further comprising: at least one of the first frame sides ( 20A ) and the second frame side ( 20B ) connecting cross-connection ( 30 ); and a plurality of supporting elements ( 40 ), which support the first and second frame side ( 20A . 20B ) bridging part of the shell mold ( 10 ) are provided.

A support frame according to claim 2, wherein each support element ( 40 ) elongated element ( 40A ) and a connecting element ( 40B ), wherein the connecting element ( 40B ) fixed to the shell ( 10 ) is connectable, and wherein a first end of the plate ( 40A ) about an axis in the frame longitudinal direction (LR) rotatable with the cross-connection ( 30 ) and a second end of the plate about an axis in the frame longitudinal direction (LR) rotatable with the connecting element ( 40B ) are connected.

Support frame for a curing tool ( 100 ) for the production of rotor blades in wind turbines, wherein the support frame for supporting a mold shell ( 10 ), and wherein the support frame comprises: a first attachment edge (10); 21A ) on a first frame side ( 20A ); a second fastening edge ( 21B ) on a second frame side ( 20B ); at least one, the first frame page ( 20A ) and the second frame side ( 20B ) connecting cross-connection ( 30 ); and a plurality of supporting elements ( 40 ), which support the first and second frame side ( 20A . 20B ) bridging part of the shell mold ( 10 ) are adjusted; characterized in that each support element ( 40 ) an elongated element ( 40A ) and a connecting element ( 40B ), wherein the connecting element ( 40B ) fixed to the shell ( 10 ) is connectable, and wherein a first end of the elongate element ( 40A ) about an axis in the frame longitudinal direction (LR) rotatable with the cross-connection ( 30 ) and a second end of the elongate member about an axis in the frame longitudinal direction (LR) rotatable with the connecting element ( 40B ) are connected.

A support frame according to claim 4, wherein: the first frame side ( 20A ) of the support frame with a first edge ( 10A ) of the shell mold ( 10 ) is connectable, and the second frame side ( 20B ) of the support frame with a second edge ( 10B ) of the shell mold ( 10 ) is connectable; the second fastening edge ( 21B ) flexible with the second frame side ( 20B ), so that the second fastening edge ( 21B ) in a frame transverse direction (QR) in the direction of the first fastening edge ( 21A ) flexible compared to a frame longitudinal direction (LR) along the second fastening edge ( 21B ) or to a frame height direction (HR), to compensate for different expansion of the support frame and shell mold with temperature changes can.

A support frame according to any one of claims 3-5, wherein each support member ( 40 ) via pivotal movement permitting screw connections ( 41 ) with the cross-connection ( 30 ) and with the connecting element ( 40B ) is connected so that a displacement of the shell mold ( 10 ) due to a thermal expansion of the shell mold ( 10 ) in the transverse direction (QR) relative to the support frame is possible.

Support frame according to one of claims 3-6, wherein the connecting element ( 40B ) is a T-element or an L-element.

Support frame according to one of claims 2-7, wherein a contour of the cross-connection ( 30 ) a contour of the shell mold ( 10 ) at least in the area of the support elements ( 40 ) corresponds.

A support frame according to any one of claims 3-8, wherein the first end and the second end of each elongate member (16) 40A ) one hole each for the loose screw connections ( 41 ), wherein a Distance between the holes for each elongated element ( 40A ) is identical.

A support frame according to any one of claims 1 to 9, wherein the first and second attachment edges ( 21A . 21B ) as well as longitudinal struts ( 21 ) of the first and second frame sides ( 20A . 20B ) of the support frame are made of 4-Kant metal pipes.

Support frame according to one of claims 1 to 10, wherein the first attachment edge ( 21A ) via first connecting struts ( 22D ) with an adjacent longitudinal strut ( 21 ) of the first frame side ( 20A . 20B ) is rigidly connected, and wherein the second fastening edge ( 21A ) via second connecting struts ( 22B ) with an adjacent longitudinal strut ( 21 ) of the second frame side ( 20A . 20B ) is flexibly connected in a frame transverse direction (QR), wherein the bending strength of the first connecting struts (QR) 22D ) is greater than the bending strength of the second connecting struts ( 22B ).

A support frame according to claim 11, wherein the second connecting struts ( 22B ) Are metal plates with a first thickness, which at the second fastening edge ( 21B ) and the adjacent longitudinal strut ( 21 ) are welded.

A support frame according to claim 11 or 12, wherein the first connecting struts ( 22D 4-Kant metal tubes, V-shaped metal struts or metal plates with a second thickness which is greater than the first thickness, which are at the first attachment edge ( 21A ) and the adjacent longitudinal strut ( 21 ) are welded.

Curing tool ( 100 ) for producing rotor blades in wind power plants with a support frame according to one of claims 1-13 and a shell mold ( 10 ) for producing a rotor blade made of fiber-reinforced composite materials with a shape corresponding to the rotor blade to be produced and with first and second edges formed on two opposite ends of the shell mold and intended for attachment to a carrier frame ( 10A . 10B ), wherein the shell ( 10 ) which is connected to the support frame such that the mold shell can thermally expand relative to the support frame in a transverse direction of the support frame without changing the contour of the mold shell, wherein the mold shell ( 10 ) Comprises: L-shaped or T-shaped connecting elements ( 40B ) in the region between the first and second edge ( 10A . 10B ) for connecting the shell mold ( 10 ) via support elements ( 40A ) with the support frame; and / or a fastening device ( 25 . 26 ) at the first and second edges for attaching the shell edges ( 10A . 10B ) on the support frame.

Curing tool ( 100 ) according to claim 14, wherein the shell ( 10 ) is made of a fiber-reinforced plastic composite material.

Curing tool ( 100 ) according to claim 14 or 15, wherein the L-shaped or the T-shaped connecting element ( 40B ) with a resin material on the mold shell ( 10 ) is attached.

Curing tool ( 100 ) according to one of claims 14-16, wherein the first and the second edge ( 10A . 10B ) of the shell mold ( 10 ) are formed as a flange-like support surface for placement on the support frame.

Curing tool ( 100 ) according to claim 17, wherein the fastening device in the form of bores through the flange-like bearing surfaces for fastening the mold shell ( 10 ) with the first and second attachment edge ( 21A . 21B ) of the support frame are provided.

Curing tool ( 100 ) according to claim 17, wherein the fastening device in the flange-like bearing surfaces in the form of fastening elements ( 25 . 26 ) for attaching the shell mold ( 10 ) with the first and second attachment edge ( 21A . 21B ) of the support frame are provided.

Curing tool ( 100 ) according to claim 19, wherein each fastening element ( 25 . 26 ) a plate ( 25 ) and a threaded bolt which is at a regular distance at the first edge ( 10A ) and the second edge ( 10B ) of the shell mold ( 10 ) are firmly anchored, and with the first and second fastening edge ( 21A . 21B ) of the support frame are screwed.

Curing tool ( 100 ) according to one of claims 14-20, which has two support frames which are mirror-symmetrical to one another along an axis along the longitudinal direction (LR) and corresponding shell molds, wherein the first frame side (FIG. 20A ) of a first support frame ( 110 ) with the first frame side ( 20A ) of a second support frame ( 120 ) by at least one joint ( 150 ) Are connected to each other so that the two support frame and corresponding shell molds can take a folded-out state and a folded state together.