DE19909698C2 - Vorrichtung zur Durchführung von Reparatur- und Serviceleistungen insbesondere an Rotorblättern von Windkraftanlagen - Google Patents

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, 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 z. B. aus der DE-43 39 638-A1 Reparaturbühnen be­ kannt, die z. B. über Winden am Mast einer Windkraftanlage gehoben und gesenkt werden können und dabei offen ein Ro­ torblatt umgeben. Eine vergleichbare Anlage ist in der DE- 197 26 408-C1 beschrieben. Eine ähnliche Anlage zeigt auch das DE-296 03 278-U1, das sich dadurch auszeichnet, daß die Aufhängevorrichtung an der Wurzel der beiden nach oben wei­ senden Rotorblätter befestigt wird, wenn das dritte Rotor­ blatt gewartet wird, was voraussetzt, daß eine Windkraft­ anlage 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 befestigten 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 einem 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 Ausschnitt 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 oberen 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 oder Aluminium, insbesondere zur Instandhaltung und Wartung von Rotorblättern von Windkraft­ anlagen, 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.