CN103958892A - 用于锚固风能设备的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将风能设备的塔锚固在基座中的锚固区段，所述锚固区段包括用于固定塔节段以承载塔的承载部段和用于在基座的混凝土料中用混凝土浇固的基座部段，并且基座部段具有至少一个接板部段，所述接板部段具有用于穿引加固筋的穿通开口。

Description

用于锚固风能设备的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于将风能设备的塔锚固在基座中的锚固区段。此外，本发明涉及一种风能设备的塔的底座。此外，本发明涉及一种风能设备和一种用于锚固风能设备的塔的方法。

背景技术

现代的风能设备具有带有空气动力学的转子的吊舱。吊舱承载在塔上并且塔锚固在基座中并且由所述基座承载。图6示出这样的风能设备。现今，风能设备的塔能够达到超过100m的高度。空气动力学的转子的直径也能够达到超过100m的直径。这样的风能设备的塔通常由钢和/或预应力混凝土制成并且具有极大的重量。塔的重量包括吊舱的重量，所述吊舱在无传动装置的风能设备的情况下能够具有带有10m或甚至更大的直径的发电机并且具有相应的除了基座的塔的自重以外必须承载的重量。此外，在风能设备的运行中，在空气动力学的转子上承受极大的风压，所述风压最终经由塔传导到基座中并且能够在那造成倾覆力矩。

塔在基座中的锚固必须承受所有这些负载并且将其引导到基座中，而不损害基座或使得可能的损害保持尽可能小。

为了锚固钢塔已知的是，也能够称作锚固区段的钢区段进入基座中，即部分地进入基座的混凝土中，以便将塔固定在所述锚固区段上。因此，在所述锚固区段上锚固有塔的最下部的塔区段。

这样的锚固区段能够基本上构成为弯曲成圆形的T型载体，所述T型载体参照字母T在顶部之上被用混凝土浇固。因此，锚固区段在常规地锚固在其最下部的端部上时具有水平的、环绕的凸缘部段(T型载体是其名称)并且将经由所述凸缘部段产生的负载引导到基座中。此外，所述锚固区段的一部分伸出超过基座的表面、即在混凝土表面。所述在表面上伸出的部段为了承受负载能够具有其他的、环绕的部段、尤其凸缘部段，以便在所述部段上固定所述下部的塔区段。

在所述锚固实施形式中成问题的是，尤其经由下部的、水平的环绕的凸缘的负载引入能够造成基座的损害。形象地说，存在的危险是，锚固区段在不利的情况下漏斗形地推开混凝土基座的位于下部的凸缘之下的区域，或者至少在基座中产生相应的断裂部位、断裂区域或裂缝区域。在此，特别成问题的是，这样的损害在基座的下部区域中出现并因此很难能被识别出。此外，在形成裂缝的情况下已经阐述的问题是，水流入到裂缝中进而流入到基座中并且能够加剧基座的损害。

以相同的方式由倾覆力产生的拉力负载能够引起在基座的上部区域中的类似的局部负载，因为在此下部的水平凸缘也能够造成负载在中心引入。成问题的还有，运动能够传递到加固筋上，使得所述加固筋能够造成在基座上侧上的混凝土中的错位错边。

德国专利和商标局在优先权申请中检索到下述现有技术：DE202010 005 965U1、WO2008/087181A1、DE102 26 996A1、WO2011/029994A1和DE25 44 657A1。

发明内容

因此，本发明的基本目的是，改进风能设备的塔的锚固和尽可能避免或减少上文所阐述的问题。尤其，应提出一种引起改进的锚固和避免在基座中的损害的解决方案。至少应提出一个替选的解决方案。

根据本发明，提出根据权利要求1的锚固区段。这样的锚固区段设为用于将风能设备的塔锚固在基座中。所述锚固区段包括承载部段和基座部段。承载部段准备为用于固定用于承载塔的塔节段。例如，所述承载部段能够具有用于安置塔区段的环绕的凸缘并且带有用于穿引固定螺栓的孔。承载部段常规地设置在基座之上。

基座部段设为用于用混凝土浇固在基座中、即用混凝土浇固在基座的相应的混凝土料中。为此，基座部段具有至少一个接板部段，所述接板部段至少部分地用混凝土浇固在基座中。接板部段设有穿通开口，基座的加固筋或类似的元件能够引导穿过所述穿通开口。所述穿通开口例如能够构造成圆形并且设为，在用混凝土浇固时至少部分地容纳混凝土并且能够由此将竖直力引导到基座中。这能够通过设置在开口中的加固筋来增强。在此，设置有多个设置在不同的高度上的穿通孔，以便实现重要的并且尽可能大规模分布的负载引入。尤其，设有多个、尽可能均匀分布的穿通孔，以便经由其引入尽可能多的负载。

优选地，穿通开口以多个、即至少2、3、4或多于4个、尤其水平的行设置。由此，应实现多个穿通开口的均匀的分布进而尽可能均匀的负载引入。

由此，负载传递(Lastabtrag)能够很均匀地分布，由此避免局部的负载最大值，尤其避免直接在锚固区段之下、即在锚固区段的基座部段之下的负载最大值。由此，应通过局部的负载最大值预防损害。因此，在接板部段中，在不同的高度上，即在接板部段的不同的竖直位置中设置有穿通开口。优选地，穿过每个所述穿通开口引导有加固筋并且相应地也能够实现从接板部段到在基座的不同的平面中的钢筋中的负载传递。原则上，优选将穿通开口均匀地分布在相应的开口行中，以便也保证尽可能均匀的负载传递。原则上同样也能够考虑其他的分布。

根据一个实施形式提出，在开口行中分别设有数量不同的开口，以便实现更均匀地、尤其依赖于刚性的负载传递。

优选地，接板部段构成为柱形外壳。这对应于圆形地环绕的竖立的接板部段。原则上，在这样的或其他的形式中也能够设有柱形外壳的仅一个节段，以便例如将多个节段组合为完全环绕的柱形外壳。

接板部段的所述垂直的设计方案、即柱形外壳的设计方案是对于与水平环绕的加固筋共同使用特别有利的，所述加固筋能够相应地横向于接板伸展并且能够分别在穿通开口的区域中横向地引导穿过接板部段。由此，得到从塔中经由锚固区段到基座的加固部中的有利的负载传递。

连接部段能够——参照垂直的剖视图——横向于接板部段的环绕方向略微倾斜地设置，这造成截锥外壳的形状。因此，圆形的形状的应用——在锚固区段的俯视图中——是优选的实施形式。在这方面，所述圆形的形状基本上受待安置的下部的塔节段的限制。

承载部段构成为凸缘是有利的。由此，下部的塔节段能够安置和锚固在这样的承载部段或凸缘部段上——必要时利用补偿机构安置和锚固。在这方面，承载部段有利地构成为表示为固定凸缘的凸缘。

此外，在接板部段上，在背离承载部段的侧上避免也构成为凸缘的锚固部段或类似物是有利的。此外，负载传递仅或主要经由穿通孔实现，必要时穿过所述穿通孔引导的加固部进行辅助。避免经由其他锚固部段的负载引入的聚集。

尤其，能够避免常规的锚固区段的锚固部段，并且能够避免基座损害的与其相关联的危险。

锚固区段设为钢区段是有利的。因此，所述锚固区段——具有或不具有补偿地——匹配于与由钢构成的下部塔区段的连接。

另一优选的实施形式提出，穿通开口分别基本上蛋形地和/或椭圆形地构成并且常规地具有竖直的定向。因此，在常规的锚固中，穿通开口在竖直方向上具有比在水平方向上更大的伸展。这能够通过基本上为蛋形或椭圆形的形状实现。原则上也考虑矩形或多边形的形状。

有利的是，——对于穿通开口的这些或其他形式——当将用于所设置的应用情况的穿通开口的尺寸确定成使得能够分别引导加固筋穿过穿通开口时，加固筋不接触所述开口。因此，在加固筋和锚固区段之间不存在直接的接触。负载传递从锚固区段经由设置在相应的加固筋和在穿通开口中的接板部段之间的材料实现。这例如也能够是如基座的混凝土料的浇注料。因此，负载从接板部段经由所述包围加固筋的材料传递到加固筋上，并且从那继续传递到基座中或者直接从接板部段经由穿通开口传递到基座中。由于穿通开口的基本上椭圆的或蛋形的形状，得到沿竖直方向的在加固筋和开口或者说开口的边缘之间的较大的间距。在所述区域中，相应地也有更多设置在中间的材料，因此所述材料会在竖直方向上有利于负载传递。

优选地，穿通开口具有大于80mm的平均直径、优选大于100mm并且尤其大于110mm。通过所述大小保证，加固部或加固筋能够良好地穿过穿通开口引导并且还保留用于混凝土料的空间。为此，以具有大约为25mm、必要时更小的直径的钢筋为出发点。因此，对于包含下述砾石的混凝土保留足够的空间，所述砾石具有最大32mm的平均直径的颗粒尺寸，尤其是对于具有大约32mm的优选建议应用的平均直径的颗粒尺寸的砾石保留足够的空间。

蛋形的或椭圆的穿通孔具有小的和大的直径，其中小的直径位于50mm-90mm的、尤其60mm-80mm的范围中，并且大的直径位于90mm-130mm的、尤其100mm-110mm的范围中。由此，更有利的负载引入能够借助于穿通孔实现。

优选地，穿通孔用弹性的和/或易变形的材料、尤其合成的泡沫材料薄膜涂层。由此，在穿通孔的边缘上能够实现易变形性，所述易变形性在那防止出现局部的负载最大值。

此外，提出用于锚固风能设备的塔的风能设备的底座，所述底座提出具有根据本发明的锚固区段的混凝土基座。因此，这样的底座主要具有带有钢筋的钢筋混凝土基座和锚固区段。所述钢筋混凝土的加固筋条——至少部分地——引导穿过锚固区段的穿通开口，以便由此实现或至少改进从锚固区段经由加固部到基座中的负载传递。因此，这样的由基座和锚固区段构成的底座保证是坚固和持久的并且确保尽可能均匀的负载传递，以便相应地形成用于风能设备的塔的坚固的底座。

优选地，底座构成为，承载部段、尤其环绕的水平的固定凸缘与混凝土基座隔开。在混凝土基座的混凝土变硬、即硬化之后，得到混凝土基座的主要由混凝土构成的锚固的表面。因此，承载部段相对于所述表面具有间距。这尤其有利于下部的塔区段在锚固区段上的固定。

根据另一实施形式的底座的特征在于，钢筋的、尤其加固筋的穿过穿通开口的部段在穿通开口中由填充材料、尤其混凝土包围，使得避免所述部段与穿通开口的接触。

通过填充材料避免在加固筋和锚固部段之间的直接接触。由此，避免当锚固区段的基座部段直接连接到加固筋上进而力直接传递到加固筋上时可能产生的局部的负载最大值。此外，也能够出于电的原因是有利的，即有利于避免在锚固区段和加固部之间的电连接，即避免锚固区段和钢筋直接接触。因此，实现负载间接地从锚固区段经由填充材料传递到相应的加固筋上。

避免加固筋与穿通开口接触理解为，加固筋不接触穿通开口的边缘进而加固筋完全不接触锚固区段。

为了在锚固区段之下防止到混凝土基座中的负载传递，优选在锚固区段之下设置有能压缩的、尤其有弹性的材料。仅为列举两个实例地，例如提出，作为能压缩的材料设置泡沫塑料和/或塑料材料。

此外，提出具有塔的风能设备，其中塔借助于根据本发明的锚固区段锚固在如上文所述的底座上。因此，这样的风能设备具有基座，在所述基座中锚固有锚固区段，风能设备的塔固定在所述锚固区段上。

此外，提出用于锚固风能设备的塔的方法。所述方法至少包括下述步骤：连同用于将塔锚固在混凝土基座中的锚固区段一起准备风能设备的混凝土基座的钢筋，其中将加固部的、尤其加固筋的部段引导穿过在锚固区段的接板部段中的在不同高度上的穿通开口，以及浇注和硬化混凝土基座，以将锚固区段锚固在混凝土基座中。

因此，首先连通锚固区段一起准备风能设备的混凝土基座的加固部。因此，在之后基座应坐落于的基坑中准备加固部的网。此外，定位锚固区段。锚固区段具有穿通开口并且加固部与锚固区段一起准备，使得加固部的加固筋穿过锚固区段的穿通开口。

在下一步骤中，将混凝土料浇注到设置在基坑中的模板中并且完全地包围加固部并且部分地包围锚固区段，即在其基座部段的区域中进而也在穿通开口的区域中包围锚固区段。最后，必须硬化混凝土料。

有利的是，如下地穿过穿通开口引导加固部的部段，使得所述加固部的部段不接触穿通开口并且在浇注时由填充材料包围。

附图说明

在下文中，参照附图借助于实施例示例地阐述本发明。

图1示出用于阐述现有技术的锚固区段的剖视图。

图2示出用于阐述现有技术的另一锚固区段的剖视图。

图3示出根据本发明的一个实施方案的锚固区段的局部立体图。

图4示出加固筋穿过穿通开口的穿引部的侧剖视图。

图5示出根据图4的穿通开口的从另一角度的示意图。

图6示出风能设备的总视图。

本发明的借助于下面的附图进行的阐述用于示意的描述。在此，能够对于类似的、不相同的元件或类似的、不相同地示出的元件使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出基本上已知的锚固区段101的侧剖视图并且锚固区段101部分地进入到混凝土基座102中。混凝土基座102由于概览性的原因而没有用阴影线示出。锚固区段具有绝大部分用混凝土浇固的接板部段104，所述接板部段在其下侧上具有大致水平地构成的凸缘部段106作为锚固部段。在上侧上设有固定凸缘108，在所述固定凸缘上能够锚固有下部的塔区段。锚固区段101还具有另一支撑凸缘110，所述支撑凸缘能够支撑在示例地示出的平面112上，以便将压力引导到基座102中。支撑凸缘110同样能够——如示出的——浇注到混凝土基座102中并且具有例如20cm的从其上边缘至混凝土的、即混凝土基座的上边缘114的间距。替选地，支撑凸缘110直接放置在混凝土上侧上，使得示出的平面112显示为混凝土的上边缘并且取消上边缘114。

在锚固区段101上的基本上沿竖直方向作用的负载主要经由锚固部段106和支撑凸缘110引导到混凝土基座102中。在此，在所述围绕锚固部段106和支撑凸缘110的区域中造成局部的负载最大值。例如，向下作用的负载——压力D——能够在锚固部段106上由所述锚固部段引导到混凝土基座102中，使得从锚固部段106出发，力大致漏斗形地作用到混凝土基座102的下部区域中。相应地，存在这样的漏斗形的部段116从基座中拆出或至少能够在其边缘上形成缺陷、断裂或裂缝的危险。这样的潜在的损害区域118在图1中虚线地示出以图解说明。

同样地，作用到锚固区段101上的拉力负载能够造成类似的局部的负载最大值和类似的损害并且引起在支撑凸缘之上的断裂或裂缝。

根据图2的另一锚固区段101具有带有锚固部段106和固定凸缘108的接板部段104。接板部段104部分地进入到混凝土基座102中并且锚固部段106完全地进入混凝土基座102中。固定凸缘108和接板部段104的一部分伸出超过混凝土基座102的上边缘114。

图2还示出穿通开口120，加固筋122被引导穿过所述穿通开口。加固筋122是混凝土基座102的加固部的部分，所述加固部在图2中未进一步示出。

加固筋122设为用于承受水平的力。在拉力负载Z作用到锚固区段101的情况下，可能由于不期望的负载导入而将相应的负载的一部分传递到加固筋122上，所述加固筋在此代表在所述剖视图中未示出的多个加固筋。得到的负载经由加固筋引导到混凝土基座102中。加固筋122由于不期望的竖直的负载引入而弯曲并且造成混凝土的负载。虚线124夸大地图解说明这样弯曲的加固筋。因此，也能够出现混凝土的在其上侧上的损害。

此外，在出现示出的拉力负载Z时，负载的一部分从锚固部段106向上引导到混凝土基座102中。力的从锚固部段106中的这样的导入在图2中通过负载路径126图解说明。所述负载路径在锚固部段106的上侧上开始并且从那起虚线地朝向加固部——加固筋122伸展——并且从那沿竖直方向向下回到基座中。因此得到部分对角线的力方向，部分集中的力沿所述对角线的方向作用，这些力能够造成不利的负载集中。

图3图解示出根据一个实施形式的锚固区段1的基本的构造。图3的锚固区段1具有带有多个固定开口30的固定凸缘8。接板部段4基本上用混凝土浇固在混凝土基座2中，示出其上边缘14以图解说明。接板部段4的用混凝土浇固的部段具有多个穿通开口20，加固筋22分别引导穿过所述穿通开口。加固筋22也能够称为贯穿加固部并且由钢筋构成。在图3中，仅在一些也能够称作孔的穿通开口20中将加固筋22作为穿通地示出。这说明，也能够经由穿通开口20将负载直接引入混凝土中，而不必分别使用加固筋。同样地，实施形式能够设计为，穿过每个穿通开口穿引加固筋或加固部的类似的或相似的元件。根据图3的穿通开口20设置成多个水平伸展的行，即根据示出的实施形式设置成三行。同时，通过成行的设置方式有利地将穿通开口设置成基本上均匀分布。由此，应能够实现从锚固区段1经由穿通开口并且必要时或部分地经由加固筋22到基座2中的尽可能均匀分布的负载引入。多个分布的穿通开口相应地能够实现负载引入的分布，以便由此将负载在基座中分布并且避免负载集中，尤其避免由此产生的损害。

图4示意地示出具有穿引的加固筋22的穿通开口20的放大图。所述放大图图解说明，加固筋22应定位在接板部段4的穿通开口20中，使得接板部段4进而穿通开口20的边缘不被接触。为此，在穿通开口20中的加固筋22用填充材料28包围。力、包含重力能够由加固筋22由接板部段4进而锚固区段1承受。在此，力从接板部段4仅间接地经由填充材料或中间材料传递到加固筋上。

图5示出穿通开口20的一个实施形式的细节图。因此，穿通开口20具有基本上椭圆形形状，其纵向方向在锚固区段的常规应用中沿竖直方向伸展。在穿通开口20中，以横截面示出设置有用填充材料28包围的加固筋22。由于穿通开口20的基本上椭圆形的形状，在加固筋22之上和之下设置有比加固筋侧面明显更多的填充材料。要注意的是，为了更好地示出，所述示意图不准确地描述尺寸关系。尤其在合乎比例的图中，加固筋的直径明显小于其在图5中所示出。

因此，为了改进用于风能设备塔的基座和尤其也为了节约成本提出涉及将锚固区段部分地用混凝土浇固在钢筋混凝土基座中的解决方案。所述解决方案尤其能够实现从锚固区段到基座中的有效的和尽可能均匀的力传递。

因此，从接板部段经由填充材料到加固筋上并且继续到基座中和/或直接从在穿通开口的区域中的接板部段到基座中进行力传递。因此包围加固筋的并且能够由混凝土支撑的填充材料能够由此也称作混凝土销。

为了在锚固区段1之下防止到混凝土基座中的负载，优选在锚固区段1之下设置能压缩的、尤其有弹性的材料300。仅举两个实例，例如提出，设置泡沫材料和/或塑料材料作为能压缩的材料300。

Claims (13)

1.一种用于将风能设备的塔锚固在基座中的锚固区段，所述锚固区段包括：

-用于在所述基座之上固定塔节段并且用于承载所述塔的承载部段，和

-用于用混凝土浇固到所述基座中的与所述承载部段锚固地连接的基座部段，

并且所述基座部段具有至少一个接板部段，所述接板部段具有设置在不同的高度上的多个穿通开口，以将竖直的力传导到所述基座中并且穿引加固筋。

2.根据权利要求1所述的锚固区段，其特征在于，所述穿通开口成行地设置为开口行，并且设有至少两个开口行。

3.根据权利要求1或2所述的锚固区段，其特征在于，所述接板部段构成为柱形外壳、截锥形外壳、柱形外壳的节段或截锥形外壳的节段。

4.根据上述权利要求中任一项所述的锚固区段，其特征在于，所述承载部段构成为凸缘，和/或所述接板部段通向背离所述承载部段的侧，所述侧不具有凸缘和/或不具有其他完全或部分环绕的封闭边缘。

5.根据上述权利要求中任一项所述的锚固区段，其特征在于，锚固区段构成为钢区段。

6.根据上述权利要求中任一项所述的锚固区段，其特征在于，所述穿通开口分别构成为基本上蛋形和/或椭圆形的，具有常规的竖直定向和/或具有大于80mm、优选大于100mm和尤其大于110mm的平均直径。

7.一种用于锚固风能设备的塔的风能设备的底座，所述底座包括具有根据上述权利要求中任一项所述的锚固区段的混凝土基座。

8.根据权利要求7所述的底座，其特征在于，进入到所述混凝土基座中的加固部的、尤其加固筋的部段穿过所述锚固区段的穿通开口，以便实现从所述锚固区段经由所述加固筋到所述混凝土基座中的负载传递。

9.根据权利要求7或8所述的底座，其特征在于，所述锚固区段的所述承载部段与所述混凝土基座隔开。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的底座，其特征在于，所述加固部的、尤其加固筋的穿过所述穿通开口的部段在所述穿通开口中由填充材料、尤其混凝土包围。

11.一种具有塔的风能设备，其特征在于，所述塔借助于根据权利要求1至6中任一项所述的锚固区段锚固在根据权利要求7至10中任一项所述的底座上。

12.一种用于锚固风能设备的塔的方法，所述方法包括下述步骤：

-连同用于将所述塔锚固在所述混凝土基座中的锚固区段一起准备风能设备的混凝土基座的加固部，其中将所述加固部的、尤其加固筋的部段引导穿过在所述锚固区段的接板部段中的在不同的高度上的穿通开口，

-浇注和硬化所述混凝土基座以便将所述锚固区段锚固在所述混凝土基座中。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述加固部的所述部段引导穿过所述穿通开口，使得所述部段由材料包围，使得其不接触所述穿通开口。