DE19909698A1 - Vorrichtung zur Durchführung von Reparatur- und Serviceleistungen insbesondere an Rotorblättern von Windkraftanlagen - Google Patents
Vorrichtung zur Durchführung von Reparatur- und Serviceleistungen insbesondere an Rotorblättern von WindkraftanlagenInfo
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Abstract
Mit einer Vorrichtung zur Durchführung von Reparatur- und Serviceleistungen an der Witterung ausgesetzten Objekten aus faserverstärktem Kunststoff, Aluminium o. dgl., insbesondere zur Instandhaltung und Wartung von Rotorblättern von Windkraftanlagen, soll eine Lösung geschaffen werden, mit der Wartungs- und Reparaturarbeiten an derartigen Objekten praktisch bei jedem Wetter möglich gemacht werden sollen. DOLLAR A Dies wird durch eine Bereiche des Rotorblattes (5) aufnehmende Arbeitskabine (7) mit Dichteinrichtungen (17-19) zum Abdichten der Arbeitskabine (7) gegenüber den am Standort herrschenden Umgebungsbedingungen erreicht.
Description
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Durch
führung von Reparatur- und Serviceleistungen an der Witte
rung ausgesetzten Objekten aus faserverstärktem Kunststoff,
Aluminium od. dgl., insbesondere zur Instandhaltung und
Wartung von Rotorblättern von Windkraftanlagen.
Bei Reparaturen an Oberflächen an nichtmetallischen Werk
stoffen müssen in der Regel besondere Bedingungen eingehal
ten werden. So gibt beispielsweise der "Germanische Lloyd"
Richtlinien heraus, die derartige Reparaturen von Bauteilen
betreffen.
Um allen diesen Besonderheiten gerecht werden zu können,
ist es bekannt, beispielsweise bei der Reparatur von Rotor
blättern an Windkraftanlagen die Rotorblätter zu demontie
ren und in eine Werkshalle zu transportieren, um dort die
äußeren Bedingungen so zu gestalten, daß die Normen und An
regungen des "Germanischen Lloyds" eingehalten werden. Der
damit verbundene Aufwand ist beträchtlich, die Stillstands
zeiten der Windkraftanlagen vergleichsweise hoch, so daß
man bemüht ist, wenn irgendmöglich, diese Instandshaltungs-
und Wartungsanlagen vor Ort unmittelbar am Rotor vorzuneh
men.
Es sind daher Reparaturbühnen bekannt, die z. B. über Winden
am Mast einer Windkraftanlage gehoben und gesenkt werden
können und dabei offen ein Rotorblatt umgeben. Eine solche
Anlage ist in der DE-43 39 638-A1 beschrieben. Eine ähnli
che Anlage zeigt das DE-29 60 3278-U1, das sich dadurch
auszeichnet, daß die Aufhängevorrichtung an der Wurzel der
beiden nach oben weisenden Rotorblätter befestigt wird,
wenn das dritte Rotorblatt gewartet wird, was voraussetzt,
daß eine Windkraftanlage dreiblättrig ausgebildet ist.
Der diesen Arbeitsbühnen gemeinsame Nachteil besteht insbe
sondere darin, daß sie lediglich bei schönem Wetter einge
setzt werden können, da sonst die vom "Germanischen Lloyd"
vorgeschriebenen Parameter nicht eingehalten werden können.
Hier setzt die Aufgabe der Erfindung ein, die darin be
steht, eine Vorrichtung zu schaffen, die Wartungs- und Re
paraturarbeiten an derartigen Objekten praktisch bei jedem
Wetter möglich macht.
Mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird
diese Aufgabe durch eine Bereiche des Rotorblattes aufneh
mende Arbeitskabine mit Dichteinrichtungen zum Abdichten
der Arbeitskabine gegenüber den am Standort herrschenden
Umgebungsbedingungen gelöst.
Bei einer derartigen Arbeitskabine, die einen Teil des Ro
torblattes umgibt, lassen sich alle notwendigen Parameter
einstellen, die für die durchzuführenden Arbeiten notwendig
sind. So kann, um nur ein Beispiel zu nennen, die Tempera
tur eingestellt werden, die Luftfeuchtigkeit u. dgl.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran
sprüchen. Besonders zweckmäßig ist dabei, wenn die Arbeits
kabine im wesentlichen querschnittlich U-förmig ausgebildet
ist mit einem in Aufsicht U-förmigen Lauf- und Arbeitsdeck
sowie einer Absperrung des offenen Bereiches zwischen den
freien U-Schenkeln der Arbeitskabine.
Die Vorrichtung kann selbstverständlich auch mit einer Hub
einrichtung ausgerüstet sein, etwa mit Winden, wie im Stand
der Technik vorbeschrieben, oder mit Auslegerarmen eines
Hubsteigers od. dgl. Da das Rotorblatt die Kabine durch
setzt, weist diese auch im Boden und in der Decke Dichtele
mente auf, wobei zweckmäßig diese Dichtelemente von einer
Mehrzahl von aus einer Ruhestellung in eine Dichtstellung
verfahrbaren Stößeln gebildet werden. Dabei kann es zweck
mäßig sein, die gemeinsamen Stößelenden mit einem aufblas
baren Schlauchkörper auszurüsten, um eine besonders gute
Abdichtung gegenüber der Umwelt zu ermöglichen. Die Betäti
gung dieser Dichtstößel kann pneumatisch, hydraulisch, ma
gnetisch oder elektrisch erfolgen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Arbeitskabine mit einer Klima
tisierungsanlage insbesondere zum Heizen und Be- und Ent
lüften ausgerüstet ist, wie dies in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ebenfalls vorgesehen sein kann.
Eine Besonderheit der Arbeitskabine kann darüber hinaus
darin bestehen, daß diese mit einer Greifeinrichtung zum
Fixieren eines Rotorblattes ausgerüstet ist, um in der Ka
bine ein Rotorblatt demontieren zu können und es zusammen
mit der Kabine dann auf den Boden absenken zu können.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann darin beste
hen, daß die Arbeitskabine als Slipwagen zur Fixierung,
Förderung und Längsdrehung eines Rotorblattes ausgestaltet
ist. Mit dieser Gestaltung ist es möglich, zunächst ein Ro
torblatt zu demontieren, wobei es von der Arbeitskabine ge
halten wird. Dabei können Fördereinrichtungen vorgesehen
sein, die bei demontiertem und vom Masten der Windkraft
anlage entfernten Rotorblatt dieses in der Arbeitskabine so
verschiebt, daß etwa ein mittiger Schwerpunkt des Gesamt
systemes erreicht wird. Das Hubelement der Arbeitskabine
senkt diese dann in Richtung auf den Boden und setzt die
Arbeitskabine so ab, daß sie als Slipwagen einsetzbar ist.
Eine alternative Ausgestaltung kann darin bestehen, daß die
Hubeinrichtung von einer am Mast der Windkraftanlage befe
stigten und/oder befestigbaren Schiene mit Seilzug zur För
derung der Arbeitskabine ausgebildet ist, wobei beispiels
weise die Schiene als teleskopierbarer Bestandteil eines
Fahrzeugaufbaues gestaltet sein kann.
Mit einer derartigen Gestaltung kann die Tragfähigkeit des
Mastes mit eingesetzt werden, um die erfindungsgemäße Ar
beitskabine zu bewegen. Je nach Standort und Gestaltung
kann die Schiene auch ein integraler Bestandteil des Mastes
sein.
Die Schienenanlage kann mit Fixiereinrichtungen zur Festle
gung am Mast der Windkraftanlage ausgerüstet sein, wie dies
die Erfindung in weiterer Ausgestaltung ebenfalls vorsieht.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie
anhand der Zeichnung. Diese zeigt in stark vereinfachter
Darstellung in
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Arbeitsposi
tion in der Seitenansicht,
Fig. 2 eine Arbeitskabine in Aufsicht im geöffneten Zu
stand,
Fig. 3 eine Arbeitskabine in Aufsicht im geschlossenen Zu
stand,
Fig. 4 eine Arbeitskabine im Schnitt IV-IV gemäß Fig. 2,
Fig. 5 eine Arbeitskabine im Schnitt V-V gemäß Fig. 3 so
wie in
Fig. 6 die Seitenansicht auf eine Windkraftanlage mit am
Mast angelegter Schienenanlage.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Wartung von Windkraft
anlagen in Arbeitsposition einer Windkraftanlage 2. Die
Windkraftanlage 2 umfaßt einen Tragmast 3, in dessen oberen
Bereich ein Rotor 4 angeordnet ist. Dieser weist drei Ro
torblätter 5, die an einer Nabe 6 befestigt sind, auf. Die
Nabe 6 ist zugleich Drehachse des Rotors 4 und in bekannter
Weise beispielsweise mittels eines hier nicht dargestellten
Übersetzungsgetriebes mit einem ebenso nicht dargestellten
Generator verbunden. Der Abtrieb der Nabe 6 ist in bekann
ter Weise so ausgelegt, daß sich diese in mehreren Stellun
gen arretieren läßt, so daß zum Beispiel eine Demontage der
Rotorblätter 5 durchführbar ist.
Die Vorrichtung zur Wartung von Windkraftanlagen 1 umfaßt
eine Arbeitskabine 7, die mittels eines Hubarmes 8 mit ei
nem Fahrzeug 9 verbunden ist. Das Fahrzeug 9 kann als selb
ständiger Lkw oder beispielsweise als Anhänger mit Hilfs
aggregaten ausgeführt sein. Der Hubarm 8 umfaßt mehrere
Armsegmente 10, die mittels Gelenken 11 miteinander verbun
den sind. In der hier dargestellten Ausführungsform werden
drei Armsegmente 10 verwendet, die Anzahl der Armsegmente
10 ist aber prinzipiell beliebig veränderbar. Die Armsegme
te selbst können als Teleskoparme ausgebildet sein, so daß
sich die maximal erreichbare Arbeitshöhe der Arbeitskabine
7 vergrößern läßt. Die Gelenke 11 können beispielsweise
mittels Hydraulikzylinder bewegt werden.
Fig. 2 zeigt die Arbeitskabine 7 in der Ansicht von oben in
einer ersten Konfiguration. Diese umfaßt eine Querwand 12,
die an einem Armsegment 10 starr befestigt ist. An der dem
Armsegment 10 abgewandten Seite der Querwand 12 ist beid
seitig jeweils eine Längswand 13 angeordnet. An ihrer Ober-
und Unterseite, vgl. Fig. 4, wird die Arbeitskabine von je
einer U-förmig ausgeschnittenen Bodenplatte 14 sowie einer
Dachplatte 15 abgedeckt. Die Arbeitskabine 7 verfügt damit
über einen nutartigen Ausschnitt 16, in den ein Rotorblatt
5 einbringbar ist. Bei festgelegtem Rotor 4 läßt sich das
Rotorblatt 5 durch Bewegen der Arbeitskabine 7 mit Hilfe
des Hubarmes 8 in die Arbeitsposition gemäß Fig. 2 bringen.
Sowohl im Bereich der Bodenplatte 14 als auch im Bereich
der Dachplatte 15 verfügt die Arbeitskabine 7 über einen
beiderseits des U-förmigen Ausschnittes angebrachten
Schlauchkörper 17. Dieser kann aufgeblasen und mit Hilfe
von Stößeln 18 auf die Oberfläche des Rotorblattes 5 ge
drückt werden, vgl. Fig. 3. Die Stößel 18 können zum Bei
spiel hydraulisch oder per Luftdruck bewegt werden. Die
Stößel 18 sind dazu beweglich in der Bodenplatte 14 bzw.
Dachplatte 15 angeordnet. Alternativ zu einzelnen Stößeln
18 könnten hier auch größere Plattensegmente verwendet wer
den.
Fig. 3 zeigt in der Schließlage die Dichtungen mit angeleg
tem Schlauchkörper 17 am Rotorblatt 5. Eine an der dem Arm
segment 10 abgewandten Seite der Arbeitskabine 7 angeordne
te Schiebetür 19 dichtet dabei die Arbeitskabine 7 nach
außen hin ab. In dieser Konfiguration ist die Arbeitskabine
7 nach außen hin weitgehend abgedichtet, so daß sich Arbei
ten an dem umschlossenen Teil des Rotorblattes 5 ohne Wit
terungseinflüsse von außen durchführen lassen.
Fig. 4 zeigt die erste Konfiguration der Arbeitskabine 7
gemäß Fig. 2 im Schnitt gemäß IV-IV. Entsprechend zeigt
Fig. 5 die Arbeitskabine 7 in der zweiten Konfiguration
entsprechend Fig. 3 im Schnitt V-V. Die beiden Figuren ver
deutlichen, daß das Rotorblatt 5 auch in einer Position,
die deutlich von der Senkrechten abweicht, in dem Aus
schnitt 16 der Arbeitskabine 7 festgelegt werden kann.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Wartung von Windkraft
anlagen mit Hilfe der zuvor beschriebenen Vorrichtung dar
gestellt. In der ersten Konfiguration gemäß Fig. 2 bzw.
Fig. 4 wird die Arbeitskabine 7 mit Hilfe des Hubarmes 8 in
eine derartige Position gebracht, daß das in etwa in einer
senkrecht nach unten zeigenden Stellung arretierte Rotor
blatt im Ausschnitt 16 zu liegen kommt. Der Schlauchkörper
17 wird sodann mit Hilfe der Stößel 18 auf die Oberfläche
des Rotorblattes 5 gepreßt, so daß der Innenraum der Ar
beitskabine 7 weitgehend gegenüber der Umgebung abgedichtet
ist. Wartungsarbeiten an dem Rotorblatt 5 können nun unab
hängig von der Witterung innerhalb der Arbeitskabine 7
durchgeführt werden.
Die Arbeitskabine 7 kann zudem mit Absaugeinrichtungen ver
sehen ein, so daß zum Beispiel Sandstrahl- oder Schleifar
beiten ohne Beeinträchtigung der Umwelt möglich sind. So
bald ein Segment eines Rotorblattes 5 bearbeitet ist, wird
der Schlauchkörper 17 von der Oberfläche des Rotorblattes 5
gelöst, so daß die Arbeitskabine 7 wieder in eine Konfigu
ration gemäß Fig. 2 bzw. gemäß Fig. 4 überführt wird. In
dieser Konfiguration ist die Arbeitskabine 7 entlang des
Rotorblattes 5 verfahrbar und kann in eine neue Position
gebracht werden.
Durch Andrücken des Schlauchkörpers 17 an die Oberfläche
des Rotorblattes 5 kann an der gewünschten neuen Position
wiederum ein geschlossener Arbeitsraum hergestellt werden.
Auf diese Weise kann nach und nach das gesamte Rotorblatt 5
mit der Arbeitskabine 7 abgedeckt werden. Durch Drehen des
Rotors 4 und erneutes Arretieren können auch die anderen
Rotorblätter 5 entsprechend bearbeitet werden.
Nicht näher dargestellt ist die Möglichkeit, die Arbeits
kabine 7 mit einer Greifeinrichtung auszustatten, die es
erlaubt, ein demontiertes Rotorblatt 5 zu fixieren, um es
mit der Hubeinrichtung 8 am Boden niederlegen zu können.
Dabei kann die Arbeitskabine 7 als sogenannter Slipwagen
ausgestaltet sein, etwa mit an der Rückwand befestigten
Laufrädern, so daß das demontierte Rotorblatt mittels der
Arbeitskabine zu einer Werkshalle od. dgl. gefördert werden
kann.
In Fig. 6 ist eine alternative Gestaltung der erfindungs
gemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei alle funktionsmäßig
gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen wie bei
der vorangegangenen Beschreibung.
Die auch hier allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient
zur Wartung und Reinigung der Rotorblätter 5 des Rotors 4
einer Windkraftanlage, allgemein mit 2 bezeichnet, am obe
ren Ende eines Tragmastes 3. Von einem Fahrzeug 9 aus kann
nach dieser Variante am Tragmast 3 ein Schienensystem 20
angelegt oder befestigt werden, auf dem ein Schlitten 21
mit der Arbeitskabine 7 verfahrbar angeordnet ist.
Lediglich symbolisch ist ein Seilzug 22 gestrichelt dar
gestellt, an dem die Kabine 7 gehoben und gesenkt werden
kann, die entsprechende Winde kann beispielsweise auf dem
Fahrzeug 9 positioniert sein.
Mittels eines zusätzlichen Kniearmes 23 ist in Fig. 6 ange
deutet, daß das Schienensystem 20 auch als integraler Auf
baubestandteil des Fahrzeuges 9 ausgebildet sein kann, etwa
in Art einer Feuerwehrleiter od. dgl., natürlich kann auch
in Art eines Stecksystems eine segmentweise Montage vor
gesehen sein. In der Figur sind auch klammerartige Elemente
24 dargestellt, mit denen das Schienensystem am Mast fi
xierbar ist.
Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der
Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den
Grundgedanken zu verlassen. So kann die Arbeitsbühne 7 bei
spielsweise auf dem Schlitten 21 in der Horizontalebene
verstellbar angeordnet sein, um ggf. unterschiedliche Ro
torblattabstände relativ zum Mast ausgleichen zu können u. dgl. mehr.
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Durchführung von Reparatur- und Service
leistungen an der Witterung ausgesetzten Objekten aus fa
serverstärktem Kunststoff, Aluminium od. dgl., insbesondere
zur Instandhaltung und Wartung von Rotorblättern von Wind
kraftanlagen,
gekennzeichnet durch
eine Bereiche des Rotorblattes (5) aufnehmende Arbeitskabi
ne (7) mit Dichteinrichtungen (17-19) zum Abdichten der Ar
beitskabine (7) gegenüber den am Standort herrschenden Um
gebungsbedingungen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitskabine (7) im wesentlichen querschnittlich
U-förmig ausgebildet ist mit einem in Aufsicht U-förmigen
Lauf- und Arbeitsdeck sowie einer Absperrung (19) des offe
nen Bereiches zwischen den freien U-Schenkeln der Arbeits
kabine.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
eine Hubeinrichtung (8) zur Führung der Arbeitskabine (7)
über die Länge eines Rotorblattes (5).
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Boden- und Dachbereich (14, 15) der Arbeitskabine
(7) in einer Mehrzahl von aus einer Ruhestellung und einer
Dichtstellung verfahrbaren Stößeln (18) versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vorderen freien Enden aller benachbarten Stößel
(18) mit einem gemeinsamen aufblasbaren Schlauchkörper (17)
ausgerüstet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigung der Dichtstößel (18) pneumatisch, hy
draulisch, magnetisch oder elektrisch erfolgt.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitskabine (7) mit einer Klimatisierungsanlage
insbesondere zum Heizen und Be- und Entlüften ausgerüstet
ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitskabine (7) mit Hubeinrichtung eine Greifein
richtung zum Fixieren eines Rotorblattes zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitskabine (7) mit Hubeinrichtung (8) als Aufbau
eines Fahrzeuges (9) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitskabine (7) als Slipwagen zur Fixierung, För
derung und Längsdrehung eines Rotorblattes (5) ausgestaltet
ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hubeinrichtung (8') als ein am Mast (3) der Wind
kraftanlage befestigtes und/oder befestigbares Schienen
system (20) mit Seilzug (21) zur Förderung der Arbeitskabi
ne (7) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schienensystem (20) als teleskopierbarer Bestand
teil eines Fahrzeugaufbaues ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schienensystem (20) mit Fixiereinrichtungen (24)
zur Festlegung am Mast der Windkraftanlage ausgerüstet ist.
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