1. Gebiet der Erfindung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung zum maschinellen Schleifen
von Rotorblättern für Windkraftanlagen. Mit Hilfe der Schleifvorrichtung können Schleifarbeiten
bei der Herstellung und bei der Wartung von Rotorblättern automatisiert werden.
2. Stand der Technik
[0002] Als eine der umweltfreundlichsten Formen der Energiegewinnung wird die Verwendung
von Windkraft zur Stromerzeugung angesehen. Hierzu werden Windkraftanlagen verwendet,
welche einen Rotor aufweisen, der einen Generator antreibt und der an einem Mast drehbar
gelagert ist. Die Belastungen, denen die Bauteile, insbesondere die Rotorblätter der
Windkraftanlage ausgesetzt sind, sind jedoch enorm.
[0003] Witterungseinflüsse, wie zum Beispiel Wind, Wasser, Hagel, UV-Strahlung, Erosions-
und Biegebelastungen stellen höchste Anforderungen an das Material der Rotorblätter.
Die Funktionsfähigkeit und die Oberflächenqualität sind wesentlich für die Effektivität
und Wirtschaftlichkeit von Windkraftanlagen. Daher weisen die Rotorblätter eine besondere
Beschichtung auf, deren Aufbringung sehr zeitaufwendig ist, da jede einzelne Schicht
der Beschichtung in der Regel beschliffen werden muss.
[0004] Die extrem belasteten Kunststoffoberflächen von Rotorblättern sind mehrfach beschichtet.
Die Beschichtungssysteme zum Schutz der Oberflächen bestehen aus einem sogenannten
Gelcoat, Spachtel, Kantenschutz und Decklacken. Die dafiir eingesetzten Produkte bestehen
in der Regel aus lösemittelfreien, zweikomponentigen Polyurethanverbindungen. Nach
dem Auftrag der einzelnen Schichten müssen diese jeweils beschliffen werden.
[0005] Diese Schleifarbeiten sind ein sehr personalintensiver Prozess, da sie manuell mit
Handschleifmaschinen durchgeführt werden. Die zu schleifenden Rotorblätter weisen
beispielsweise eine Länge von bis zu ca. 80 m und eine zu beschleifende Fläche von
bis zu ca. 300 qm auf. Dementsprechend ist die manuell zu beschleifende Fläche sehr
groß.
[0006] Ein weiterer Grund dafiir, dass Schleifarbeiten an Rotorblättern immer noch manuell
mithilfe von Handschleifmaschinen, beispielsweise mit Exzenterschleifern mit Staubabsaugung
durchgeführt werden, besteht darin, dass die zu beschleifenden Rotorblätterbeschichtungen
sehr zähelastisch eingestellt sind und sich daher die Schleifscheiben sehr schnell
zusetzen. Mit einer Schleifscheibe kann nur eine kleine Fläche beschliffen werden
und dann muss diese Schleifscheibe gegen eine neue Schleifscheibe gewechselt werden,
was bei Handschleifmaschinen von Hand sehr schnell möglich ist. Aufgrund der häufigen
Wechselraten konnten auch Schleifroboter nicht wirtschaftlich eingesetzt werden. Mit
einer Schleifscheibe können trotz Absaugung in der Regel nur ca. 0,5 qm - 1,5 qm der
zähelastischen Beschichtung eines Rotorblatts beschliffen werden. Die Fläche eines
Windkraftflügels von ca. 60 m bis ca. 80 m Flügellänge beträgt jedoch 160 qm bis 300
qm, so dass pro Rotorblatt und Schleifdurchgang ca. 300 - 600 Schleifscheiben eingesetzt
werden müssen. In der Regel gibt es 3 - 4 Schleifdurchgänge pro Rotorblatt.
[0007] Aus der
WO-A-2008/077398 ist eine Schleifvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Sie weist
ein zylindrisches drehbares Schleifelement auf, an dem radial abstehende Schleifblätter
befestigt sind.
[0008] Um die Lebensdauer von Schleifbändern zu erhöhen, werden mitunter Schleitbandreinigungssysteme
eingesetzt. Die
WO 2006/006843 A1 zeigt ein solches Schleifbandreinigungssystem für einen tragbaren Bandschleifer,
wobei der tragbare Bandschleifer ein umlaufendes Schleifband aufweist.
[0009] Die zähelastischen Beschichtungen der Rotorblätter werden deshalb verwendet, weil
Rotorblätter sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 300 km/h bewegen und sie nicht
beschädigt werden dürfen, wenn beispielsweise Hagelkörner auf sie aufschlagen. In
den Druckschriften
DE 298 05 833 U1,
DE 199 29 386 A und
DE 297 09 342 U1 werden Beschichtungssysteme für Rotorblätter beschrieben.
[0010] Die gewaltigen Dimensionen der Rotorblätter und die Probleme, die beim Beschleifen
der zähelastischen Beschichtung auftreten, haben bisher noch keine Automatisierung
der Schleifarbeiten zugelassen. Die Kosten der Schleifarbeiten können 30 % und mehr
der Herstellungskosten eines Rotorblatts betragen.
[0011] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Probleme
zu lösen und den Schleifprozess bei Rotorblättern für Windkraftanlagen zu verbessern
und kostengünstiger zu gestalten.
3. Zusammenfassung der Erfindung
[0012] Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Schleifvorrichtung zum maschinellen
Schleifen von Rotorblättern für Windkraftanlagen gemäß Patentanspruch 1.
[0013] Dadurch dass eine Schleifvorrichtung zum maschinellen Schleifen von Rotorblättern
verwendet wird, kann der Schleifvorgang automatisiert werden, sodass keine manuellen
Schleifarbeiten mehr notwendig sind. Schleifarbeiten, die derzeit mit Handschleifmaschinen
durchgeführt werden, können entfallen und mittels der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung
durchgeführt werden. Möglich ist dies durch die Verwendung einer Bandschleifeinheit
mit einem umlaufenden Schleifband, welches es erlaubt, auch mehrere 100 qm von zähelastischer
Beschichtung eines Rotorblatts für Windkraftanlagen maschinell zu beschleifen.
[0014] Die Verwendung von umlaufenden Schleifbändern hat den Vorteil, dass immer nur ein
Teil des Schleifbands im Eingriff mit dem Rotorblatt steht, während ein anderer Teil
des Schleifbands frei zugänglich ist und in diesem Bereich von dem zähelastischen
Schleifstaub gereinigt werden kann. Dies verhindert ein schnelles Zusetzen des Schleifbandes
mit dem ebenfalls zähelastischen Schleifstaub.
[0015] Weiterhin ist die effektiv nutzbare Fläche eines Schleifbandes wesentlich größer
als bei Schleifscheiben für handgeführte Schleifmaschinen. Damit kann die Schleiffläche
des Schleifbandes entsprechend der Größe der Oberfläche eines Rotorblatts ausgelegt
werden, sodass ein Schleifbandwechsel erst nach dem Beschleifen zumindest einer Seite
eines Rotorblatts oder des gesamten Rotorblatts notwendig ist. Weiterhin hat ein Schleifband
den Vorteil, dass die Schleifgeschwindigkeit stufenlos regelbar ist und auf die Beschichtung
der Rotorblätter exakt anpassbar ist. Bei rotierenden oder oszillierenden Schleifscheiben
ergibt sich immer das Problem, dass im Inneren der Schleifscheibe prinzipbedingt geringere
Geschwindigkeiten vorherrschen als in den äußeren Bereichen, was zu einem schlechteren
Schleifergebnis und zu einem schnellen Zusetzen der verwendeten Schleifscheiben führt.
[0016] Die Schleifvorrichtung weist erfindungs gemäß weiterhin eine Antriebseinheit zum
Verfahren der Bandschleifeinheit in Richtung der Längsachse eines Rotorblatts auf.
Die Bandschleifeinheit mit dem bevorzugt quer zum Rotorblatt umlaufenden Schleifband
wird durch eine Antriebseinheit in Richtung der Längsachse des Rotorblatts verschoben.
Damit ist es möglich, in einem Schleifdurchgang eine Seite eines Rotorblatts kontinuierlich
zu beschleifen. Der kontinuierliche Schleifvorgang ergibt auch ein gleichmäßigeres
Schleifergebnis als ein diskontinuierliches Schleifen von Hand. Durch ein Drehen des
Rotorblatts um seine Längsachse kann in weiteren Durchgängen die gesamte Oberfläche
des Rotorblatts maschinell beschliffen werden.
[0017] Bevorzugt weist die Schleifvorrichtung weiterhin eine Staubbandeinheit mit einem
umlaufenden Staubband auf, welches an zumindest einer Oberfläche eines Rotorblatts
entlang geführt wird, um die Oberfläche des Rotorblatts von Staub zu befreien. Mithilfe
des Staubbandes kann nach dem Schleifen die Oberfläche des Rotorblatts vom Straub
gereinigt werden, so dass sie sich für eine direkte Neubeschichtung eignet. Durch
den Einsatz der Staubbandeinheit wird eine quasi staubfreie Oberfläche des Rotorblatts
erhalten.
[0018] Bevorzugt weist die Schleifvorrichtung weiterhin mindestens eine Bandreinigungsvorrichtung
auf. Mithilfe der Bandreinigungsvorrichtung werden das Schleifband und/oder das Staubband
kontinuierlich während des jeweiligen Einsatzes des Bandes gereinigt. Dadurch erhöht
sich insbesondere die Standzeit des Schleifbandes um ein Vielfaches gegenüber einem
Schleifband ohne Absaugung oder sogar einem Schleifband, bei dem Staub abgesaugt wird.
[0019] Bevorzugt reinigt die Bandreinigungsvorrichtung das Schleifband und/oder das Staubband
mittels einer Düse zum Aufblasen von Druckluft und/oder einer Vorrichtung zum Absaugen
von Schleifstaub und/oder einer Bürste zum Abbürsten des Schleifbands und/oder des
Staubbands. Durch diese drei Maßnahmen, die einzeln oder in Kombination eingesetzt
werden können, kann eine nahezu vollständige Reinigung des Schleifbands und des Staubbands
erfolgen, sodass die Standzeit der beiden Bänder jeweils nur durch mechanische Abnutzung
begrenzt ist. Ein Zusetzen der Bänder wird damit wirkungsvoll verzögert und der Schleifstaub
wird effektiv entfernt ohne in die Umwelt zu gelangen.
[0020] Die Bandschleifeinheit weist erfindungs gemäß Drukkelemente auf, die das Schleifband
und/oder das Staubband gegen eine Oberfläche eines Rotorblatts drücken, und welche
an der Antriebseinheit gelagert sind. Durch die Druckelemente kann der Schleifdruck
des Schleifbandes oder der Reinigungsdruck des Staubbandes genau festgelegt und variiert
werden und somit die Schleif und Reinigungsbedingungen an der Oberfläche des Rotorblatts
genau festgelegt werden.
[0021] Bevorzugt weisen die Druckelemente in Richtung der Querachse eines Rotorblatts an
der Antriebseinheit verfahrbare Gliederdruckbalken oder Druckrollen auf. Gliederdruckbalken
oder Druckrollen können sich an die gekrümmte Oberfläche des Rotorblatts anpassen
und somit ergibt sich ein gleichmäßiger Anpressdruck für das Schleifband oder das
Staubband. Durch das Verfahren der Druckelemente wird sichergestellt, dass jeder Oberflächenbereich
ausreichend lange und mit dem jeweils gewünschten Anpressdruck beschliffen oder gereinigt
wird.
[0022] Erfindungsgemäß werden die Druckelemente pneumatisch gegen die Oberfläche eines Rotorblatts
gefahren, um den Schleifdruck des Schleifbandes und/oder den Reinigungsdruck des Staubbandes
auf der Oberfläche festzulegen. Aufgrund der pneumatischen Steuerung kann durch den
verwendeten Luftdruck der Schleifdruck des Schleifbands exakt festgelegt werden. Dabei
passen sich die Druckelement automatisch an die gewölbte Oberfläche des Rotorblatts
an, ohne dass hierfür eine aufwendige Steuerung notwendig ist. Die einzelnen Glieder
des Gliederdruckbalkens oder die Druckrollen werden mit jeweils dem gleichen Luftdruck
beaufschlagt, sodass ihr Druck auf die Oberfläche auch bei veränderlichen Geometrien
der Oberfläche des Rotorblatts stets konstant ist. Selbstverständlich kann das gleiche
Prinzip auch über eine hydraulische Steuerung verwirklicht werden.
[0023] Bevorzugt weisen die Druckelemente eine Absaughaube auf, um Schleifstaub durch das
Schleifband und/oder das Staubband und durch das Druckelement hindurch abzusaugen.
Damit wird der Schleifstaub, zum Teil schon dort abgesaugt, wo er entsteht oder aufgenommen
wird und so ein Zusetzen des Schleifbandes und des Staubbandes vermieden.
[0024] Bevorzugt ist die Staubbandeinheit an der Antriebseinheit befestigt und kann daher
ebenfalls in Längsrichtung am Rotorblatt entlang gefahren werden.
[0025] Bevorzugt weist die Antriebseinheit einen in Längsrichtung verfahrbaren Antriebswagen
auf, auf dem senkrecht dazu verfahrbar die Bandschleifeinheit und/oder die Staubbandeinheit
gelagert sind. Die Antriebseinheit dient dazu, die Bandschleifeinheit und/oder die
Staubbandeinheit während der jeweiligen Bearbeitung am Rotorblatt entlang und auf
das Rotorblatt zu und von ihm weg zu führen.
[0026] Bevorzugt weist die Schleifvorrichtung weiterhin eine Steuereinheit auf, welche zumindest
die Bewegungen der Antriebseinheit und/oder die Bewegungen der Druckelemente in Richtung
eines Rotorblatts numerisch steuert. Die Bewegung der Antriebseinheit und/oder die
Bewegungen der Druckelemente in Richtung des Rotorblatts werden bevorzugt numerisch
gesteuert (NC), um die gesamte Oberfläche des Rotorblatts mit einem gleichmäßigen
Anpressdruck und zum gewünschten Grad zu beschleifen. Die Steuereinheit bewirkt, dass
von der Antriebseinheit die Konturen des jeweiligen Rotorblatts nachgefahren werden.
[0027] Bevorzugt weist die Schleifvorrichtung weiterhin einen Bandspanner auf, der das Schleifband
in einer zum Schleifen notwendigen Spannung hält.
[0028] Bevorzugt ist das Schleifband ein perforiertes Schleifband, welches im Wesentlichen
über seine gesamte Oberfläche mit Perforationsöffnungen versehen ist. Durch die Verwendung
eines perforierten Schleifbands, das im Gegensatz zu gewöhnlichen Schleifbändern viele
kleine, nah beieinander beabstandete Perforationsöffnungen aufweist, muss der Schleifstaub
an der Schleifoberfläche nur einen sehr kurzen Weg zurücklegen, um durch das Schleifband
hindurch nach hinten abgesaugt werden zu können. Dementsprechend wird durch die Verwendung
von perforierten Schleifbändern die Gefahr des Zusetzens des Schleifbands vermindert.
[0029] In einer bevorzugten Ausfiihrungsform weist die Schleifvorrichtung weiterhin eine
Beschichtungseinheit zum automatisierten Beschichten der Oberfläche eines Rotorblatts
auf, welche an der Antriebseinheit befestigt ist. Mithilfe einer Beschichtungseinheit
kann das Rotorblatt nach dem Beschleifen mit der gleichen Vorrichtung neu beschichtet
bzw. neu lackiert werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Rotorblatt auf
der Anlage verbleiben kann und nicht zu einer Lackieranlage bewegt werden muss. Weiterhin
ist eine automatisierte Beschichtung wesentlich gleichmäßiger als ein manueller Auftrag
und ohne Gefahren für einen Lackierer.
[0030] Bevorzugt weist die Beschichtungseinheit mindestens eine automatisch verfahrbare
Beschichtungswalze und/oder mindestens eine automatisch verfahrbare Sprüheinheit und/oder
mindestens einen Heizstrahler auf. Die Beschichtung des Rotorblatts kann durch Aufwalzen
oder durch Aufsprühen erfolgen, wobei die jeweilige Beschichtungsart von dem zur Beschichtung
verwendeten Material abhängig ist. Nach dem Beschichten, oder auch schon parallel
hierzu, können die neu beschichteten Flächen mittels eines Heizstrahlers beschleunigt
getrocknet werden. Damit verringert sich die Gesamtbearbeitungszeit des Rotorblatts.
[0031] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung betrifft diese ein Schiff zur Bearbeitung
von Rotorblättern von Windkraftanlagen mit einer Schleifvorrichtung wie sie oben beschrieben
wurde. Ein derartiges Schiff mit einer Schleifvorrichtung zum maschinellen Schleifen
von Rotorblättern für Windkraftanlagen könnte insbesondere zur Revision von Rotorblättern
bei Offshore-Windanlagen eingesetzt werden. Durch die Möglichkeit, die Rotorblätter
direkt auf dem Meer zu beschleifen und neu zu beschichten, verringern sich die Transportzeiten
der Rotorblätter bei der Revision und die Windkraftanlage ist in kürzester Zeit wieder
verwendbar.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0032] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben. In denen zeigt:
- Fig. 1:
- eine Querschnittsansicht durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schleifvorrichtung zum maschinellen Schleifen von Rotorblättern für Windkraftanlagen;
- Fig. 2:
- eine Seitenansicht der Schleifvorrichtung gemäß Fig. 1;
- Fig. 3:
- eine Ansicht von oben einer weiteren Ausführungsform einer Schleifvorrichtung zum
maschinellen Schleifen von Rotorblättern für Windkraftanlagen;
- Fig. 4:
- eine Querschnittsansicht einer Bandschleifeinheit im Eingriff mit einem Rotorblatt;
und
- Fig. 5:
- eine Querschnittsansicht einer Bandreinigungsvorrichtung beim Reinigen eines Schleifbandes.
5. Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
[0033] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die
Figuren beschrieben. Einzelne Merkmale der hier beschriebenen Ausführungsformen können
mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden.
[0034] Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Schleifvorrichtung 1 zum maschinellen Schleifen
von Rotorblättern 100. In Fig. 1 rechts vom Rotorblatt 100 ist eine Bandschleifeinheit
10 angeordnet, die mit einem umlaufenden Schleifband 12 eine Oberfläche 110 eines
Rotorblatts 100 einer Windkraftanlage beschleifen kann. Wie dargestellt, wird das
umlaufende Schleifband 12 mittels Führungsrollen 22 geführt, die an einem Grundkörper
21 der Bandschleifeinheit 10 befestigt sind. Der Antrieb des Schleifbandes 12 erfolgt
über einen regelbaren elektrischen Antriebsmotor 20, der die Schleifgeschwindigkeit
festlegt. Damit das Schleifband 12 stets unter der erforderlichen Spannung steht,
ist die Bandschleifeinheit 10 mit einem Bandspanner 18 ausgerüstet, welcher über eine
Führungsrolle 22 auf das Band 12 einwirkt.
[0035] Die Bandschleifeinheit 10 weist Druckelemente 14, 15 auf, welche in Querrichtung
Q an den Grundkörper 21 numerisch gesteuert auf und ab gefahren werden können und
welche in Richtung Z pneumatisch gegen die Rückseite des Schleifbands 12 drücken.
Die Druckelemente 14, 15 dienen dazu, das Schleifband 12 mit dem erforderlichen Schleifdruck
an die Oberfläche 110 des Rotorblatts 100 zu drücken und diesen Schleifdruck an jede
gewünschte Stelle der Oberfläche 110 gezielt aufzubringen. Durch die Verfahrbarkeit
der Druckelemente 14, 15 an dem Grundkörper 21 kann so gezielt jeder Oberflächenbereich
der Oberfläche 110 mit dem gewünschten Druck und der gewünschten Dauer geschliffen
werden.
[0036] Die Druckelemente 14, 15 werden pneumatisch mittels eines oder mehrerer Pneumatikzylinder
26 in Richtung Z gegen die Oberfläche des Rotorblatts gefahren, um den notwendigen
Schleifdruck aufzubringen. Der benötigte Schleifdruck kann dann sehr leicht über den
Druck in den jeweiligen Pneumatikzylindern 26 eingestellt werden. Dies hat den Vorteil,
dass auch bei wechselnden Geometrien der Oberfläche 110 stets der gleiche definierte
Schleifdruck zum Schleifen eingestellt werden kann. Dies geschieht rein auf mechanischem
Wege, ohne dass hierfür aufwendige Regelungseinrichtungen notwendig sind.
[0037] Die Druckelemente können als verfahrbare Gliederdruckbalken 14 oder Druckrollen 15
ausgestaltet sein, wie sie im Detail in Fig. 4 dargestellt sind. Beispielhaft ist
in Fig. 4 auf der linken Seite ein Druckelement 15 mit drei Druckrollen 23 dargestellt,
welche gegen die Rückseite des Schleifbandes 12 drücken. Sowohl das Druckelement 15
als Ganzes, als auch die einzelnen Druckrollen 23 sind mit entsprechenden Pneumatikzylindern
26 versehen, die einzeln regelbar sind. Damit ist ein punktgenaues und individuell
einstellbares Beschleifen der Oberfläche 110 möglich. Die Druckrollen 23 sind von
einer Absaughaube 17 umgeben, auf die ein Unterdruck aufgebracht wird, um den Schleifstaubs
durch das Schleifband 12 hindurch abzusaugen. Wie in Fig. 1 und Fig. 4 dargestellt,
können die Druckelemente 14, 15 weiterhin mit Führungsrollen 22 ausgestattet sein,
die einen reibungsarmen Übergang des Schleifbandes 12 auf das Druckelement 14, 15
gewährleisten.
[0038] Auf der rechten Seite der Fig. 4 ist ein Druckelement 14 in Form eines Gliederdruckbalkens
14 dargestellt. Der Gliederdruckbalken 14 als Ganzes wird ebenfalls über einen Pneumatikzylinder
26 gegen die Rückseite des Schleifbands 12 gedrückt, wobei die Glieder 25 des Gliederdruckbalkens
14 auch über eigene Pneumatikzylinder 26 einzeln regelbar gegen das Schleifband 12
gedrückt werden. Auch hiermit ist ein individuell einstellbares und punktgenaues Beschleifen
der Oberfläche 110 des Rotorblatts 100 möglich. Der Gliederdruckbalken 14 ist mit
einer Absaugung (nicht dargestellt) versehen, die auf eine Absaughaube 16 wirkt. Für
eine effektive Absaugung ist der Gliederdruckbalken 14 mit Öffnungen versehen, die
eine Absaugung von Schleifstaub durch das Schleifband 12 hindurch ermöglichen.
[0039] Das Schleifband 12 ist bevorzugt ein perforiertes Schleifband, welches mit vergleichsweise
kleinen Perforationsöffnungen versehen ist, welche einen Durchmesser von bevorzugt
1 mm bis 4 mm aufweisen und einen Abstand der Perforationsöffnungen zueinander von
bevorzugt 10 mm bis 20 mm. Durch diese Perforation ist es möglich, den Schleifstaub
quasi vollflächig von der Schleifoberfläche abzuführen und durch das Schleifband 12
hindurch abzusaugen. Dementsprechend wird schon durch diese Absaugungsart ein Zusetzen
des Schleifbands verringert. Das Schleifband kann ansonsten üblich aus einem Trägergewebe
mit darauf beschichteten Schleifkörnern aufgebaut sein und eine Breite von bevorzugt
100 - 300 mm aufweisen.
[0040] Da jedoch die zu schleifenden Beschichtungen bei der Herstellung und Revision von
Rotorblättern 100, nämlich Gelcoat, Spachtel, Füller und Deckschichten eher zähelastisch
eingestellt sind, kann durch eine bloße Absaugung allein ein Zusetzen des Schleifbands
12 nicht verhindert werden. Daher ist die Bandschleifeinheit 10 weiterhin mit einer
Bandreinigungsvorrichtung 16 für das Schleifband 12 ausgerüstet. Die Bandreinigungsvorrichtung
16 umfasst bevorzugt, wie in Fig. 5 dargestellt, eine Düse 28 zum Aufblasen von Druckluft
auf die Schleifoberfläche des Schleifbandes 12. Dadurch lösen sich leicht anhaftende
Staubpartikel von der Schleifoberfläche des Schleifbands 12, welche dann von einer,
an eine Absaughaube 29 angeschlossen Absaugeinheit (nicht dargestellt) abgesaugt werden
können. Weiterhin umfasst die Bandreinigungsvorrichtung 16 eine Bürste 27, welche
mittels Druckzylinder 26 gegen die Schleifoberfläche des Schleifbandes 12 gedrückt
werden. Die Bürste 27 löst auch festsitzenden, zähen Schleifstaub, der durch das Abblasen
mit der Düse 28 noch nicht entfernt ist. Der so gelöste Schleifstaub wird dann mittels
der Absaughaube 29 und einer zusätzlichen Absaugung 24, welche zur Schleifseite des
Schleifbands 12 gerichtet ist, abgesaugt.
[0041] Mit der Bandreinigungsvorrichtung 16 ist es möglich, das Schleifband 12 quasi vollständig
von anhaftendem Schleifstaub der zähelastischen Beschichtungen des Rotorblatts 100
zu reinigen. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich immer nur ein Teil des
Schleifbands 12 im Eingriff mit der Oberfläche 110 des Rotorblatts 100 befindet und
ein großer Teil des Schleifbands 10 frei zugänglich ist, insbesondere für die Bandreinigung.
[0042] Wie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, ist die Bandschleifeinheit 10 durch eine
Antriebseinheit 30 entlang des Rotorblatts 100 verfahrbar. Dies geschieht bevorzugt
dadurch, dass ein elektrisch angetriebener Antriebswagen 32, der auf Schienen 33 geführt
ist, numerisch gesteuert (NC) entlang der Längsachse L des Rotorblatts verfahren werden
kann. Auf dem Antriebswagen 32 ist wiederum mit einem elektrisch angetriebenen Wagen
34 die Bandschleifeinheit 10 insgesamt numerisch gesteuert (NC) in Richtung Z auf
das Rotorblatt 100 zu oder vom Rotorblatt 100 weg verfahrbar.
[0043] Zusammen mit der individuellen Verfahrbarkeit der Druckelemente 14, 15 innerhalb
der Bandschleifeinheit 10 in Querrichtung Q und Richtung Z und der Verfahrbarkeit
der Bandschleifeinheit 10 insgesamt in Längsrichtung L, kann somit an jeder Stelle
der Oberfläche 110 des Rotorblatts 100 punktgenau geschliffen werden.
[0044] Wie in Fig. 1 dargestellt, befindet sich das Schleifband 12 gerade im Eingriff mit
der Oberschale des Rotorblatts 100. Um auch die Profilnase bzw. die Unterschale des
Rotorblatts zu schleifen, ist es weiterhin möglich, das Rotorblatt 100 um die Längsachse
L zu drehen und zur Bearbeitung das Rotorblatt in der gewünschten Positionen 100 festzustellen.
Es ist jedoch auch möglich, die Schleifvorrichtungen mit mehreren Bandschleifeinheiten
10 auszustatten, dass das Rotorblatt 11 beidseitig oder an allen Seiten gleichzeitig
bearbeitet werden kann. Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass gegenüberliegende Bandschleifeinheiten
10 jeweils einen Gegendruck auf das Rotorblatt 100 ausüben, so dass eine Biegung des
Rotorblatts 100 bei der Schleifbearbeitung weitestgehend vermieden wird.
[0045] Auf ähnliche Weise wie die Bandschleifeinheit 10 ist in Fig. 1 auf der linken Seite
eine Staubbandeinheit 40 mit einem umlaufenden Staubband 42 an der Schleifvorrichtung
1 angebracht. Ein Grundkörper 41 trägt Führungsrollen 49, die den Umlauf eines Staubbands
42 gewährleisten. Das Staubband 42 wird an der Oberfläche 110 eines Rotorblatts 100
entlang geführt, um dort den entstandenen Schleifstaub aufzunehmen und die Oberfläche
110 nahezu vollständig von Staub zu befreien. Damit kann mit einer Staubbandeinheit
40 ein automatisches Abwischen bzw. Entstauben des Rotorblatts 100 erfolgen. Die Staubbandeinheit
40 verfügt über einen Bandspanner 48, der das Staubband 40, das bevorzugt aus einem
Vliesmaterial besteht, in der notwendigen Spannung hält.
[0046] Bevorzugt weist die Staubbandeinheit pneumatisch gesteuerte Druckelemente 44 auf,
die das Staubband 42 gegen die Oberfläche 110 drücken. Die Drukkelemente 44 können
an dem Grundkörper 41 in Querrichtung Q auf und ab bewegt werden, um selektiv das
Staubband 42 an die gewünschte Stelle der Oberfläche 110 des Rotorblatts 100 anzudrücken.
Die Druckelemente 44 sind ähnlich aufgebaut wie die Druckelemente 14, 15 für das Schleifband
12, die in Fig. 4 dargestellt sind.
[0047] Die Druckelemente 44 weisen weiterhin eine Absaughaube 47 auf, um den vom Staubband
42 aufgenommenen Staub aus dem Staubband 42 abzusaugen. Zusätzlich ist auch die Staubbandeinheit
40 mit einer Bandreinigungsvorrichtung 46 ausgestattet, die im Wesentlichen der Bandreinigungseinrichtung
16 des Schleifbands 12 entspricht, die in Fig. 5 dargestellt ist. Durch diese Bandreinigungsvorrichtung
46 wird das Staubband 42 kontinuierlich vom aufgenommenen Schleifstaub gereinigt,
so dass ein Zusetzen des Staubbands 42 vermieden wird.
[0048] Die Staubbandeinheit 40 als Ganzes ist ähnlich zur Bandschleifeinheit 10 auf dem
verfahrbaren Antriebswagen 32 mittels eines weiteren in Z-Richtung numerisch gesteuert
(NC) verfahrbaren und elektrisch angetriebenen Wagens 35 gelagert, so dass die komplette
Oberfläche 110 des Rotorblatts 100 gereinigt werden kann.
[0049] Wie in Fig. 2 dargestellt, weist die Schleifvorrichtung 1 weiterhin eine Beschichtungseinheit
50 auf, die zum automatischen Beschichten der Oberfläche 110 eines Rotorblatts 100
dient. Die Beschichtungseinheit 50 kann mindestens eine automatisch verfahrbare Beschichtungswalze
52 und/oder mindestens eine automatisch verfahrbare Sprüheinheit und/oder mindestens
einen Heizstrahler 54 (vgl. Fig. 3) aufweisen. Mithilfe einer derartigen Beschichtungseinheit
50 kann das beschliffene und gereinigte Rotorblatt 100 mit der nächsten Schicht des
aufzubringenden Schichtsystems beschichtet werden. Je nach Viskosität der aufzubringenden
Beschichtung wird eine Sprüheinheit (nicht dargestellt) oder eine automatisch verfahrbare
Beschichtungswalze 52 verwendet.
[0050] Damit die neu aufgebrachte Beschichtung schneller trocknet und das Rotorblatt 100
schneller weiterbearbeitet werden kann, kann die Schleifvorrichtung 1 auch mit mindestens
einem elektrischen Heizstrahler 54 ausgerüstet sein, der ebenfalls auf jeden Punkt
der Oberfläche 110 des Rotorblatts 100 positioniert werden kann.
[0051] Rotorblätter 100 für Windkraftanlagen müssen in regelmäßigen Abständen gewartet und,
wenn durch Beschädigung und Beanspruchung erforderlich, auch neu beschichtet werden.
Zu diesem Zweck wird die Oberfläche 110 des Rotorblatts 100 abgeschliffen und mit
einer neuen Beschichtung versehen. Da viele der Windkraftanlagen im Meer aufgestellt
sind (sog. Offshore-Windkraftanlagen) ist vorgesehen, ein Schiff zur Bearbeitung von
Rotorblättern von Windkraftanlagen bereitzustellen, auf dem eine automatische Schleifvorrichtung
1, wie sie vorstehend beschrieben wurde, installiert ist. Damit ist eine Revision
der Rotorblätter 100 vor Ort möglich und es verringern sich die Transportwege. Aufgrund
der kompletten Automatisierung des Abschleifens, Reinigens und Neubeschichtens können
diese Vorgänge auch auf einem sich dauernd bewegenden Schiff durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste
[0052]
- 1
- Schleifvorrichtung
- 10
- Bandschleifeinheit
- 12
- Schleifband
- 14
- Druckelement als Gliederdruckbalken
- 15
- Druckelement mit Druckrollen
- 16
- Bandreinigungsvorrichtung
- 17
- Absaughaube
- 18
- Bandspanner
- 20
- Antriebsmotor
- 21
- Grundkörper
- 22
- Führungsrollen
- 23
- Druckrollen
- 24
- Absaugung
- 25
- Glieder des Gliederdruckbalkens
- 26
- Druckzylinder
- 27
- Bürste
- 28
- Düse
- 29
- Absaughaube
- 30
- Antriebseinheit
- 32
- Antriebswagen
- 33
- Schienen
- 34
- Wagen
- 35
- Wagen
- 40
- Staubbandeinheit
- 41
- Grundkörper
- 42
- Staubband
- 44
- Druckelemente
- 46
- Bandreinigungsvorrichtung
- 47
- Absaughaube
- 48
- Bandspanner
- 49
- Führungsrollen
- 50
- Beschichtungseinheit
- 52
- Beschichtungswalze
- 54
- Heizstrahler
- 100
- Rotorblatt
- 110
- Oberfläche des Rotorblatts
1. Schleifvorrichtung (1) zum maschinellen, automatisierten Schleifen von Rotorblättern
(100) für Windkraftanlagen, aufweisend
a. eine Bandschleifeinheit (10) mit einem umlaufenden Schleifband (12), wobei nur
ein Teil des Schleifbandes (12) mit der Oberfläche (110) eines Rotorblatts (100) in
Eingriff steht;
b. eine Antriebseinheit (30) zum Verfahren der Bandschleifeinheit (10) in Richtung
(L) der Längsachse des Rotorblatts (100); und
c. Druckelemente (14, 15, 44), die das Schleifband (12) pneumatisch mittels einem
oder mehreren Pneumatikzylindern (26) gegen die Oberfläche (110) des Rotorblatts (100)
drücken und welche an der Antriebseinheit (30) gelagert sind.
2. Schleifvorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Staubbandeinheit (40)
mit einem umlaufenden Staubband (42), welches an zumindest einer Oberfläche (110)
eines Rotorblatts (100) entlang geführt wird, um die Oberfläche (110) des Rotorblatts
(100) von Staub zu befreien.
3. Schleifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 2, weiterhin aufweisend mindestens
eine Bandreinigungsvorrichtung (16, 46).
4. Schleifvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Bandreinigungsvorrichtung (16, 46)
das Schleifband (12) und /oder das Staubband (42) reinigt mittels:
a) einer Düse (28) zum Aufblasen von Druckluft; und / oder
b) einer Vorrichtung (24) zum Absaugen von Schleifstaub; und /oder
c) einer Bürste (27) zum Abbürsten des Schleifbands (12) und/oder des Staubbands (40).
5. Schleifvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Druckelemente (14, 15, 44) in Richtung
(Q) der Querachse eines Rotorblatts (100) an der Antriebseinheit (30) verfahrbare
Gliederdruckbalken (14) oder Druckrollen (15) aufweisen.
6. Schleifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, wobei die Druckelemente (14, 15,
44) eine Absaughaube (17, 47) aufweisen, um Schleifstaub durch das Schleifband (12)
und/oder das Staubband (42) und durch das Druckelement (14, 15, 44) hindurch abzusaugen.
7. Schleifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 - 6, wobei die Staubbandeinheit (40)
an der Antriebseinheit (30) befestigt ist.
8. Schleifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 7, wobei die Antriebseinheit (30)
einen in Längsrichtung (L) verfahrbaren Antriebswagen (32) aufweist, auf dem senkrecht
dazu (Z) verfahrbar die Bandschleifeinheit (10) und / oder die Staubbandeinheit (40)
gelagert sind.
9. Schleifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 8, weiterhin aufweisend eine Steuereinheit,
welche zumindest die Bewegungen der Antriebseinheit (30) und / oder die Bewegungen
der Druckelemente (14, 15) in Richtung (Z) des Rotorblatts (100) numerisch steuert.
10. Schleifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 9, weiterhin aufweisend einen Bandspanner
(18), der das Schleifband (12) in einer zum Schleifen notwendigen Spannung hält.
11. Schleifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 10, wobei das Schleifband (12) ein
perforiertes Schleifband ist, welches im Wesentlichen über seine gesamte Oberfläche
mit Perforationsöffnungen versehen ist.
12. Schleifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 11, weiterhin aufweisend eine Beschichtungseinheit
(50), zum automatisierten Beschichten der Oberfläche (110) eines Rotorblattes (100),
welche an der Antriebseinheit (30) befestigt ist.
13. Schleifvorrichtung (1) gemäß Anspruch 12, wobei die Beschichtungseinheit (50) aufweist:
a) mindestens eine automatisch verfahrbare Beschichtungswalze (52); und /oder
b) mindestens eine automatisch verfahrbare Sprüheinheit; und / oder
c) mindestens einen Heizstrahler (54).
1. Grinding device (1) for machine, automated grinding of rotor blades (100) for wind
turbines, comprising
a. a belt grinding unit (10) with a revolving grinding belt (12), wherein only a portion
of the grinding belt (12) is engaged with a surface (110) of a rotor blade (100);
b. a drive unit (30) for moving the belt grinding unit (10) in the direction (L) of
the longitudinal axis of the rotor blade (100); and
c. pressure elements (14, 15, 44) that press the grinding belt (12) against the surface
(110) of the rotor blade (100) pneumatically by means of one or more pneumatic cylinders
(2µ6) and which are mounted at the drive unit (30).
2. Grinding device according to claim 1, further comprising a dusting belt unit (40)
with an revolving dust belt (42) which is guided along the at least one surface (110)
of the rotor blade (100) to clean the surface (110) of the rotor blade (100) from
dust.
3. Grinding device according to one of claims 1 - 2, further comprising at least one
belt cleaning device (16, 46).
4. Grinding device according to claim 3, wherein the belt cleaning device (16, 46) the
grinding belt (12) and/or the dust belt (42) cleans by:
a) a nozzle (28) for blowing pressurized air; and/or
b) a device (24) for hoovering grinding dust; and/or
c) a brush (27) for brushing off the grinding belt (12) and/or the dust belt (40).
5. Grinding device according to claim 1, wherein the pressure elements (14, 15, 44) in
the direction (Q) of the transverse axis of the rotor blade (100) on the drive unit
(30) comprise movable pressure beams (14) or pressure rollers (15).
6. Grinding device according to one of claims 1 - 5, wherein the pressure elements (14,
15, 44) comprise an extraction hood (17, 47) for hoovering grinding dust through the
grinding belt (12) and/or the dust belt (42) and through the pressing element (14,
15, 44).
7. Grinding device according to one of claims 2 - 6, wherein the dust belt unit (40)
is attached to the drive unit (30).
8. Grinding device according to one of the claims 1 - 7, wherein the drive unit (30)
comprises a drive carriage (32) mobile in a longitudinal direction (L), on which the
belt grinding unit (10) and/or the dust belt unit (40) are perpendicularly (Z) moving
thereto supported.
9. Grinding device according to one of claims 1-8, further comprising a control unit
which numerically controls at least the movement of the drive unit (30) and/or the
movements of the pressure elements (14, 5) in the direction (Z) of the rotor blade
(100).
10. Grinding device according to one of claims 1 - 9, further comprising a belt tensioner
(18) holding the grinding belt (12) in a tension necessary for grinding.
11. Grinding device according to one of claims 1 - 10, wherein the grinding belt (12)
is a perforated grinding belt, which is provided with perforation openings substantially
over its entire surface.
12. Grinding device according to one of claims 1 - 11, further comprising a coating unit
(50) for automated coating the surface (110) of the rotor blade (100), which is mounted
to the drive unit (30).
13. Grinding device (1) according to claim 12, wherein the coating unit (50) comprises:
a) at least one automatically movable coating roller (52); and/or
b) at least one automatically movable spray unit; and/or
c) at least one radiant heater (54).
1. Dispositif de ponçage (1) pour le ponçage mécanique automatisé de pales de rotor (100)
destinées à des éoliennes, comprenant :
a. une unité de ponçage à bande (10) avec une bande de ponçage circulante (12), une
partie seulement de la bande de ponçage circulante (12) se trouvant engagée avec la
surface (110) d'une pale de rotor (100) ;
b. une unité d'entrainement (30) pour déplacer l'unité de ponçage à bande (10) dans
la direction (L) de l'axe longitudinal d'une pale de rotor (100) ; et
c. des éléments de pression (14, 15, 44) qui pressent la bande de ponçage (12) pneumatiquement
au moyen d'un ou plusieurs cylindres pneumatiques (26) contre la surface (110) de
la pale de rotor (100) et qui sont montés sur l'unité d'entrainement (30).
2. Dispositif de ponçage selon la revendication 1, comportant en outre une unité à bande
anti-poussière (40) avec une bande anti-poussière circulante (42) guidée le long d'au
moins une surface (110) d'une pale de rotor (100) pour débarrasser la surface (110)
de la pale de rotor (100) de la poussière.
3. Dispositif de ponçage selon l'une des revendications 1 à 2, comportant en outre au
moins un dispositif de nettoyage de bande (16, 46).
4. Dispositif de ponçage selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de nettoyage
de bande (16, 46) nettoie la bande de ponçage (12) et/ou la bande anti-poussière (42)
au moyen :
a) d'une buse (28) servant à souffler de l'air comprimé ; et/ou
b) d'un dispositif (24) servant à aspirer la poussière de ponçage ; et/ou
c) d'une brosse (27) servant à brosser la bande de ponçage (12) et/ou la bande anti-poussière
(40).
5. Dispositif de ponçage selon la revendication 1, dans lequel les éléments de pression
(14, 15, 44) comprennent des barres de pression segmentées (14) ou des rouleaux de
pression (15) qui sont déplaçables sur l'unité d'entrainement (30) dans la direction
(Q) de l'axe transversal d'une pale de rotor (100).
6. Dispositif de ponçage selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les éléments
de pression (14, 15, 44) comportent une hotte aspirante (17, 47) pour aspirer la poussière
de ponçage à travers la bande de ponçage (12) et/ou la bande anti-poussière (42) et
à travers l'élément de pression (14, 15, 44).
7. Dispositif de ponçage selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel l'unité à
bande anti-poussière (40) est fixée sur l'unité d'entrainement (30).
8. Dispositif de ponçage selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'unité d'entrainement
(30) comporte un chariot d'entrainement (32) qui est déplaçable dans la direction
longitudinale (L) et sur lequel l'unité de ponçage à bande (10) et/ou l'unité à bande
anti-poussière (40) sont montées déplaçables perpendiculairement à cette direction
(Z).
9. Dispositif de ponçage selon l'une des revendications 1 à 8, comportant en outre une
unité de commande qui commande numériquement au moins les mouvements de l'unité d'entrainement
(30) et/ou les mouvements des éléments de pression (14, 15) dans la direction (Z)
de la pale de rotor (100).
10. Dispositif de ponçage selon l'une des revendications 1 à 9, comportant en outre un
tendeur de bande (18) qui maintient la bande de ponçage (12) à une tension nécessaire
pour le ponçage.
11. Dispositif de ponçage selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la bande
de ponçage (12) est une bande de ponçage perforée qui est pourvue d'ouvertures de
perforation sensiblement sur toute sa surface.
12. Dispositif de ponçage selon l'une des revendications 1 à 11, comportant en outre une
unité d'enduction (50) pour enduire automatiquement la surface (110) d'une pale de
rotor (100), laquelle unité d'enduction (50) est fixée à l'unité d'entrainement (30).
13. Dispositif de ponçage (1) selon la revendication 12, dans lequel l'unité d'enduction
(50) comprend :
a) au moins un rouleau d'enduction (52) déplaçable automatiquement ; et/ou
b) au moins une unité de pulvérisation déplaçable automatiquement ; et/ou
c) au moins un appareil de chauffage par rayonnement (54).