DE10118906B4

DE10118906B4 - Vorrichtung und Verfahren für die Beschichtung von Rotorblättern von Windkraftanlagen

Info

Publication number: DE10118906B4
Application number: DE10118906A
Authority: DE
Inventors: Holger Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Wp Systems De GmbH
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2021-05-26
Also published as: DE10118906A1

Abstract

Vorrichtung für die Beschichtung von Rotorblättern (1) von Windkraftanlagen zur Ausbildung funktioneller Oberflächen, aufweisend eine partiell das Rotorblatt (1) aufnehmende Kammer (2), die in Längserstreckung des Rotorblattes (1) verstellbar ausgebildet ist, wobei der Innenraum der Kammer (2) gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einbringen des Rotorblattes (1) in die Kammer (2) sich innerhalb der Kammer (2) einzelne Kammerbereiche ausbilden, die jeweils durch das Rotorblatt (1) und die Umhausung (3) der Kammer (2) begrenzt sind, und in den Kammerbereichen der Kammer (2) begehbare Vorkehrungen (4) vorgesehen sind, die die Kammerbereiche zur Ausbildung von Kabinen (5, 6) oder Arbeitsräumen (5, 6) horizontal und/oder vertikal teilen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Pflege, die Wartung sowie die Beschichtung, einschließlich deren eventuellen Erneuerung, von Rotorblättern an Windkraftanlagen direkt und/oder in deren unmittelbaren Nähe.
An Windkraftanlagen sind die Rotorblätter die Bauteile und Elemente, die besonders hohen Beanspruchungen unterliegen.
Diese besonders hohen Beanspruchungen konzentrieren sich in besonders hohem Maß auf die Oberfläche des Rotorblattes als dessen Außenhaut.
Die Oberfläche des Rotorblattes ist zum einen den Beanspruchungen durch die Elemente Wasser, Wärme/Kälte und Sonne, besonders deren Wechselwirkungen, ausgesetzt und zum anderen denen in der Folge mechanischer Bewegungen, so durch Eigenschwingungen.
Zu den Beanspruchungen durch diese Medien, die mitunter gegenüber der Oberfläche des Rotorblattes besonders aggressiv, so z. B. „saurer Regen", sind, kommen noch die hinzu, die durch Wind und Rotationsbewegungen verursacht werden.
Die Oberflächen von Rotorblättern, die wie die Rotorblätter selbst, fast ausschließlich aus nichtmetallischen, organischen Werkstoffen und Materialien bestehen, sind außerordentlich vielfältigen und extrem hohen Beanspruchungen ausgesetzt.
Windkraftanlagen und insbesondere deren Rotorblätter, die die Energie des natürlichen Windes in zunächst mechanische Energie wandeln, verkörpern einen sehr hohen Investitions- beziehungsweise Anlagenwert.
Für die teuren, kostenintensiven Rotorblätter wird daher eine Lebensdauer von 20 Jahren angestrebt.
Um eine solche Lebensdauer von Rotorblättern gewährleisten zu können, ist es unabdingbar, die Oberfläche von Rotorblättern permanent, hinsichtlich ihrer Beschaffenheit, in der Folge von mit wechselnder Intensität auf sie einwirkender zerstörerischer Beanspruchungen, zu prüfen, zu kontrollieren und Maßnahmen für den Erhalt beziehungsweise die Wiederherstellung einer qualitativ und auch funktionell einwandfreien Oberfläche festzulegen und letztlich auszuführen.
Diese Maßnahmen beinhalten somit den Schutz der Oberfläche vor Vereisung ebenso, wie den vor UV-Strahlen.
Aus dem Stand der Technik, aus der DE 297 09 342 U1 und aus der DE 298 05 833 U1 sind Vorschläge und Maßnahmen bekannt, die die Qualität der Oberfläche eines Rotorblattes ganz entscheidend verbessern, deren Standfestigkeit gegenüber den wechselnden Beanspruchungen erhöhen und damit insgesamt die Lebensdauer von Rotorblättern, z. B. auch durch ein Verfahren mit bekanntem „Lotus-Effekt", verlängern. Im Gegensatz zu allen bis dahin bekannten und angewandten Beschichtungen und Beschichtungstechnologien, wird in vorgenannten Veröffentlichungen vorgeschlagen, die Oberfläche anorganisch, silikatglasähnlich, z. B. mittels einer Beschichtung, die nach dem Sol-Gel-Prozess/Verfahren erzeugt ist, auszubilden.
Eine solche Beschichtung ist UV-beständig und Temperaturwechselbeanspruchungen gegenüber außerordentlich stabil. Hinzu kommt noch ein wichtiger Selbstreinigungseffekt, ähnlich dem Lotus-Effekt.
Die DE 199 09 698 A1 gibt eine Vorrichtung für die Durchführung von Reparatur- und Serviceleistungen an Rotorblättern von Windkraftanlagen an. Als Vorrichtung ist eine Arbeitskabine vorgesehen, die Dichteinrichtungen zum Abdichten der Arbeitskabine gegenüber den am Standort herrschenden Umgebungsbedingungen aufweist. Die Arbeitskabine ist in ihrem Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei die offene Seite zwischen den freien U-Schenkeln mittels einer verschiebbaren Tür temporär verschließbar ausgebildet ist. Die Umhausung, der Deckenbereich und der Bodenbereich der Arbeitskabine bilden dabei eine gemeinsame Kammer, die nur durch das Einbringen eines vertikal ausgerichteten Rotorblattes in zwei annähernd gleich große Kammerbereiche unterteilt wird. Die jeweils beidseitig im Deckenbereich und im Bodenbereich der Arbeitskabine platzierten Dichteinrichtungen sind aus mehreren zwischen einer Ruhestellung und einer Dichtstellung verfahrbaren Stößeln und einem korrespondierenden aufblasbaren Schlauchkörper ausgebildet.
Die DE 199 29 386 A1 offenbart eine spezielle Ausbildung der Oberfläche eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, die die Schallemission der Anlage, speziell der Rotorblätter, verbessern soll. Die Oberfläche des Rotorblattes ist mit einem Mikro-Silikon-Anstrich beziehungsweise einer Mikro-Silikon-Beschichtung versehen, die ein aus „Nano-Nägeln" bestehendes Nagelbett bildet. Zum einen trägt die Ausbildung des Nagelbetts zur Reduzierung der Schallemission bei, und zum anderen bleiben Wasser und andere Flüssigkeiten nicht auf der Oberfläche haften.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Ausbildung von funktionellen Beschichtungen beziehungsweise Oberflächen von Rotorblättern von Windkraftanlagen vorzuschlagen und Vorschläge für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung und das Verfahren für die Beschichtung von Rotorblättern von Windkraftanlagen zur Ausbildung funktioneller Oberflächen gelöst.
Die Ausführung der erfindungsgemäßen Maßnahmen an Rotorblättern von Windkraftanlagen gewährleisten, dass deren Oberflächenbeschichtung, auf Grund von deren anorganischer Beschaffenheit beziehungsweise Natur, UV-beständig ist. Dass, bedingt durch den silikatglas- beziehungsweise keramikähnlichen Charakter der Oberflächenbeschichtung ein optimaler Schutz gegenüber mechanischen Beanspruchungen durch Erosion, Abrieb und ähnlichen ebenso gegeben ist, wie gegenüber chemischen, seien es „saurer Regen" oder andere Schadstoffe.
Für den Fachmann für den Oberflächenschutz von Windkraftanlagen, insbesondere deren Rotorblätter, ist der erfindungsgemäßen Lehre, die Oberfläche eines Rotorblattes mit einer Folie zu kaschieren, auch die Anleitung zum Handeln zu entnehmen, sich dafür einer „heizbaren" Folie zu bedienen. Mittels einer solchen, einer heizbaren Tapete vergleichbaren Folie beziehungsweise vergleichbaren Beschichtung wird die Ausbildung einer Eisschicht, eine Vereisung des Rotorblattes, verhindert.
Für die Ausführung und Durchführung der erfindungsgemäßen Maßnahmen zum Oberflächenschutz und damit der Verlängerung der Lebensdauer von Rotorblättern sowie der Nutzungsdauer von Windkraftanlagen insgesamt, gibt die vorliegende Erfindung eine erfindungsgemäße Vorrichtung an.
Mittels dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, am Standort von Windkraftanlagen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Die angegebene erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus jedoch hervorragend prädestiniert, an den Rotorblättern, vor Ort, Maßnahmen, die auf die Pflege, Wartung und Kontrolle von Windkraftanlagen insgesamt gerichtet sind, auszuführen.
Die Vorrichtung für die Beschichtung der Rotorblätter weist vorteilhaft eine partiell das Rotorblatt aufnehmende Kammer auf, die in Längserstreckung des Rotorblattes verstellbar ausgebildet ist. Der Innenraum der Kammer ist gegenüber der Umgebung abgedichtet. Von Vorteil ist, dass sich durch das Einbringen des Rotorblattes in die Kammer innerhalb der Kammer einzelne Kammerbereiche ausbilden, die jeweils durch das Rotorblatt und die Umhausung der Kammer begrenzt sind. In den Kammerbereichen der Kammer sind vorteilhaft begehbare Vorkehrungen vorgesehen, die die Kammerbereiche zur Ausbildung von Kabinen oder Arbeitsräumen horizontal und/oder vertikal teilen. Die Kammer ist somit erfindungsgemäß, einem Arbeitsraum vergleichbar, begehbar.
Die zur Ausbildung der Kammer führende, das Rotorblatt partiell umfassende Umhausung kann eine Ring- oder U-Form aufweisen.
Die vorliegende Erfindung lehrt, diese Kammer so auszubilden, dass sie sich stets den über die Gesamtlänge des Rotorblattes unterschiedlichen Querschnitt so anpasst, dass in jeder Position der Kammer gegenüber dem Rotorblatt ein relativ abgedichteter Raum gebildet wird.
Die Ausbildung der Kammer sowie deren Unterteilung in übereinander und/oder nebeneinander befindliche Arbeitsräume wird vor allem eine Frage sein, die ausschließlich aus praktischen Erwägungen zu entscheiden sein wird. So ist es unter anderem auch vorstellbar, übereinander befindliche Arbeitsräume so auszubilden, dass deren Raumhöhen als eine Raumhöhe zur Verfügung steht.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die horizontal angeordneten begehbaren Vorkehrungen über die Breite eines Kammerbereiches und sind zum Zwecke der Abdichtung der einzelnen Kabinen untereinander und/oder der Umgebung sowie der Anpassung an verschiedene Querschnittsformen der Rotorblätter horizontal bewegbar ausgebildet.
Die Kammerbereiche beziehungsweise Kabinen sind bevorzugt mit Technik zum Beschichten, zum Warten sowie zur Inspektion der Oberfläche von Rotorblättern sowie zur Medienversorgung und -entsorgung, wie zum Beispiel Druckluft, Wasser und Elektroenergie, ausgestattet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kammer mit einem kragarmähnlichen Ausleger eines Fahrzeugs verbunden.
Die Umhausung der Kammer ist an ihren Seitenflächen geschlossen ausgebildet. Nur der Durchdringungsbereich des Rotorblattes im Boden- und im Deckenbereich der Umhausung der Kammer weist vorteilhaft abdichtbare Öffnungen zum vertikalen Einbringen des Rotorblattes in die Kammer auf.
Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren für die Beschichtung von Rotorblättern von Windkraftanlagen zur Ausbildung funktioneller Oberflächen unter Verwendung der erfindungsgemäßen, beschriebenen Vorrichtung. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:

a. Entfernung von Staub, Fett und Wasser von der Oberfläche des Rotorblattes,
b. Reparatur von Beschädigungen oder schadhaften Stellen der Oberfläche des Rotorblattes,
Untergrundvorbehandlung der c. Oberfläche des Rotorblattes und
d. Beschichtung der Oberfläche des Rotorblattes
i. mit einer Hartschicht auf nanotechnologischer Basis mit keramischen Eigenschaften oder
ii. mit einer Polymer- und/oder Elastomerschicht unter Verwendung einer Folie.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zwischen den Schritten (c) und (d) vorteilhaft zusätzlich eine mit Haftmittel versehene Folie auf die Oberfläche des Rotorblattes aufgebracht.
Konzeptionsgemäß wird die Hartschicht vorteilhaft auf nanotechnologischer Basis mit keramischen Eigenschaften im Nasslackverfahren auf die Oberfläche des Rotorblattes aufgebracht.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.
In 1 ist eine von einer mobilen Basis aus vertikal und horizontal bewegbare, ein Rotorblatt 1 umschließende Kammer 2 dargestellt, die partiell um das Rotorblatt 1 eine Umhausung 3 bildet. Innerhalb der Umhausung 3 kann die Oberfläche des Rotorblattes 1 zum Beispiel partiell gewartet und inspiziert oder beschichtet werden.
2 zeigt einen vertikalen Schnitt der Kammer 2 mit zwei übereinander angeordneten Kabinen 5, 6, die voneinander, z. B. zwecks Ausführung unterschiedlicher Arbeitsschritte, trennbar, jedoch beispielsweise mittels Leiter in beiden Richtungen begehbar, sind.
Mittels der begehbaren Vorkehrungen 4, die horizontal bewegbar sind, ist eine Anpassung an den jeweiligen Profilquerschnitt des Rotorblattes 1 gewährleistet.
Wie des Weiteren 2 zu entnehmen ist, ermöglicht eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, neben der Führung und Arretierung der Kammer 2 vom Boden aus, auch die Führung der Kammer 2 am Turm.
In 3 ist die Draufsicht auf den Boden der Kammer 2 mit dem in seinem Querschnittsprofil von den horizontal bewegbaren Vorkehrungen 4 umfassten Rotorblatt 1 dargestellt.
4 zeigt die Darstellung eines vertikalen Schnittes des Bodens beziehungsweise des Daches der Kammer sowie des umfassten Rotorblattes 1.

1: Rotorblatt
2: Kammer
3: Umhausung
4: Vorkehrungen
5: Kabine/Arbeitskabine (untere)
6: Kabine/Arbeitskabine (obere)

Claims

Vorrichtung für die Beschichtung von Rotorblättern (1) von Windkraftanlagen zur Ausbildung funktioneller Oberflächen, aufweisend eine partiell das Rotorblatt (1) aufnehmende Kammer (2), die in Längserstreckung des Rotorblattes (1) verstellbar ausgebildet ist, wobei der Innenraum der Kammer (2) gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einbringen des Rotorblattes (1) in die Kammer (2) sich innerhalb der Kammer (2) einzelne Kammerbereiche ausbilden, die jeweils durch das Rotorblatt (1) und die Umhausung (3) der Kammer (2) begrenzt sind, und in den Kammerbereichen der Kammer (2) begehbare Vorkehrungen (4) vorgesehen sind, die die Kammerbereiche zur Ausbildung von Kabinen (5, 6) oder Arbeitsräumen (5, 6) horizontal und/oder vertikal teilen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal angeordneten begehbaren Vorkehrungen (4) sich über die Breite eines Kammerbereiches erstrecken und zum Zwecke der Abdichtung der einzelnen Kabinen (5, 6) untereinander und/oder der Umgebung sowie der Anpassung an verschiedene Querschnittsformen der Rotorblätter (1) die Vorkehrungen (4) horizontal bewegbar ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerbereiche oder die Kabinen (5, 6) mit Technik zum Beschichten, zum Warten sowie zur Inspektion der Oberfläche von Rotorblättern (1) sowie zur Medienversorgung und -entsorgung, wie zum Beispiel Druckluft, Wasser, Elektroenergie, ausgestattet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (2) mit einem kragarmähnlichen Ausleger eines Fahrzeugs verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (3) der Kammer (2) an ihren Seitenflächen geschlossen ausgebildet ist und nur der Durchdringungsbereich des Rotorblattes (1) im Boden- und im Deckenbereich der Umhausung (3) der Kammer (2) abdichtbare Öffnungen zum vertikalen Einbringen des Rotorblattes (1) in die Kammer (2) aufweist.
Verfahren für die Beschichtung von Rotorblättern (1) von Windkraftanlagen zur Ausbildung funktioneller Oberflächen unter Verwendung einer partiell das Rotorblatt (1) aufnehmenden Kammer (2) oder Arbeitskabine (5, 6), die bis auf den Durchdringungsbereich des Rotorblattes (1) im Boden und im Deckenbereich der Umhausung (3) der Kammer (2) den zu behandelnden Bereich des Rotorblattes (1) vollständig umschließt, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a. Entfernung von Staub, Fett, Wasser von der Oberfläche des Rotorblattes (1), b. Reparatur von Beschädigungen oder schadhaften Stellen der Oberfläche des Rotorblattes (1), c. Untergrundvorbehandlung der Oberfläche des Rotorblattes (1) und d. Beschichtung der Oberfläche des Rotorblattes (1) i. mit einer Hartschicht auf nanotechnologischer Basis mit keramischen Eigenschaften oder ii. mit einer Polymer- und/oder Elastomerschicht unter Verwendung einer Folie.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zwischen den Schritten (c) und (d) eine mit Haftmittel versehene Folie auf die Oberfläche des Rotorblattes (1) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartschicht auf nanotechnologischer Basis mit keramischen Eigenschaften im Nasslackverfahren auf die Oberfläche des Rotorblattes (1) aufgebracht wird.