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Die
Erfindung betrifft ein Gehäuse für die Gondel
einer Windenergieanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Windenergieanlagen
haben einen Turm, auf dem verdrehbar eine sogenannte Gondel angeordnet ist,
die auch als Maschinenhaus bezeichnet wird. An dieser Gondel ist
stirnseitig der Rotor angeordnet und mit einer Rotorwelle verbunden,
die in die Gondel hineinragt. In der Gondel selbst sind dann gegebenenfalls
ein Getriebe sowie der für die Stromerzeugung dienende
Generator sowie möglicherweise weitere Komponenten angeordnet.
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Einerseits
gegen Witterungseinflüsse, andererseits aber auch zur Ableitung
von Windlasten ist die Gondel mit einer Verkleidung bzw. mit einem
Gehäuse zu versehen bzw. zu verschließen.
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Hierzu
sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Ansätze
bzw. Vorgehensweisen bekannt.
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So
sind selbsttragende Konstruktionen aus Kunststoff, typischerweise
GFK, bekannt, die aus wenigen Segmenten bestehen, z. B. zwei Unterteilen und
einem Deckel. Problematisch hierbei ist allerdings, einerseits die
Größe der Bauteile und die damit verbundene hohe
Ungenauigkeit hinsichtlich geometrischer Toleranzen, die im GFK-Bau
systembedingt sind. Auch müssen für die Funktionen
der selbsttragenden Strukturen relativ großvolumige Trägerstrukturen
im Laminat aufgebaut werden, was in den räumlich beengten
Gondeln oft zu konstruktiven Einschränkungen führt.
Auch ist der Transport solcher bekannter groß dimensionierter
Elemente aufwendig, da die Verkleidungen in der Regel aus wenigen
großen Elementen (häufig nur 1 Bauteil) bestehen.
Die so erforderlichen Sondertransporte sind logistisch aufwendig
und ziehen hohe Kosten nach sich.
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Bekannt
sind ferner selbsttragende Konstruktionen aus Stahl oder Aluminium
mit interner Struktur oder selbsttragenden Schalen. Die Strukturen
sind dabei üblicherweise recht einfach und strukturell
günstig aufgebaut, Metallplatten (auch Aluminium) sind
aber als flächiger Werkstoff wegen der verhältnismäßig
hohen Dichte bzw. der Kosten (insbesondere bei Aluminium) aus wirtschaftlicher
Sicht nicht besonders geeignet.
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Schließlich
sind tragende Stahlstrukturen für den Aufbau von Gondelgehäusen
bzw. Hüllen bekannt, die beplankt werden. Das heißt
an diese Stahlstrukturen werden nicht selbst tragende Flächenelemente
aus GFK oder einem metallischen Werkstoff mit einer großen
Anzahl an Nieten oder Schrauben unmittelbar befestigt. Bei diesen
bekannten Systemen ergeben sich dadurch eine Vielzahl an Trennstellen,
die fertigungstechnisch aufwendig sind, da sie gegen Witterungseinflüsse
dicht ausgeführt werden müssen. Dabei steigen
erfahrungsgemäß die Kosten für das System
deutlich an, wenn eine systematische Abdichtung zwischen den Segmenten
erreicht werden soll, da dann hohe Genauigkeiten und ein hoher Montageaufwand
benötigt sind. Darüber hinaus ist ein Transport
der nicht selbsttragend ausgeführten Flächenelemente
aufwändig; diese müssen in komplizierten und platzraubenden
Haltestrukturen transportiert werden.
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Ein
Beispiel für ein aus faserverstärkten Kunststoffelementen
aufgebautes Gondelgehäuse ist in der
DE 10 2006 001 931 A1 offenbart.
Bei dem offenbarten Beispiel handelt es sich um eine selbsttragende
Konstruktion aus faserverstärktem Kunststoff, die in der
Konstruktion aufwendig ist. Darüber hinaus sind die einzelnen
Bauteile der hier gezeigten Konstruktion, z. B. eine Seitenwandverkleidung
sehr groß ausgeführt, was zu Problemen einerseits
in der Toleranzeinhaltung und andererseits beim Transport dieser
Teile führt.
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Ein
Beispiel für ein Gehäuse einer Gondel aus einer
tragenden Stahlstruktur, die zum Aufbau der Hülle beplankt
wird, ist in der
DE
10 2005 042 394 A1 beschrieben. Hier hat das Gondelgehäuse
zunächst eine fachwerkartige Stahlrahmenstruktur, auf die
dann einzelne Außenhautverkleidungselemente aufgeschraubt
oder in sonstiger Weise befestigt werden.
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In
WO 2007/132408 A2 schließlich
ist ein weiteres aus großflächigen Einzelsegmenten
aufgebautes Gehäuse für die Gondel einer Windenergieanlage
gezeigt.
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Es
ist insoweit Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse für
die Gondel einer Windenergieanlage anzugeben, welches aus kostengünstig
herzustellenden Teilen mit geringem fertigungstechnischen Aufwand
hergestellt und einfach errichtet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst mit einem Gehäuse für
die Gondel einer Windenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Gehäuses sind in den Unteransprüchen 2–15
angegeben.
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Erfindungsgemäß wird
ein Gehäuse, welches auch als Hülle oder als Außenwand
bezeichnet werden kann, für die Gondel, die auch als Maschinenhaus
bezeichnet wird, in einer Windenergieanlage zunächst einmal
als nicht selbstragendes Konstrukt ausgeführt. Erfindungsgemäß ist
nämlich eine Tragstruktur aus Rohren oder Streben, vorzugsweise solchen
aus Metall, insbesondere Stahl, oder aus Kunststoff, insbesondere
GFK, als „Unterbau” vorgesehen, an welcher dann
Verkleidungselemente festgelegt werden. Insoweit ähnelt
das erfindungsgemäße Vorgehen bzw. das erfindungsgemäße
Gehäuse dem oben im Stand der Technik beschriebenen Aufbau
bekannter, nicht selbsttragend ausgeführter Gehäuse.
Der wesentliche Unterschied zum dem oben beschriebenen Stand der
Technik besteht dann allerdings in den erfindungsgemäß vorzusehenden
Verkleidungselementen. Anders als dort, wo als Verkleidungselemente
einfache nicht selbst tragende Metallplanken oder Kunststoffelemente
eingesetzt werden, finden gemäß der Erfindung
Verkleidungssegmente Verwendung, die eine abdeckende Oberfläche aus
Kunststoff, insbesondere GFK, aufweisen und selbsttragend ausgeführt
sind.
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„Selbsttragend” im
Sinne der Erfindung beinhaltet insbesondere, dass nach der Montage
der Verkleidungssegmente die dimensionierenden Lasten aus Wind und
Verkehr von diesen aufgenommen und über eine gering gehaltene
Anzahl von Verbindungspunkten an die Tragstruktur übertragen
werden können. Hierin unterscheidet sich die erfindungsgemäße Struktur
von den Beplankungen mit nicht selbsttragenden Elementen, die letztlich
entlang des gesamten Umfanges mit der Tragstruktur verbunden werden
müssen, um Lasten aufnehmen und weiterleiten zu können.
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Es
werden hier also gewissermaßen zwei aus dem Stand der Technik
bekannte, bisher stets unterschiedlich verfolgte Konzepte in geschickter und
an sich überraschender Weise miteinander kombiniert, nämlich
die Stütz- bzw. Tragstruktur aus dem Konzept der getragenen
Bauweise mit dem Aspekt der selbsttragend ausgeführten
Einzelelemente, welches aus der insgesamt selbsttragend ausgeführten Bauform
für gattungsgemäße Gehäuse bekannt
ist. Der für den Fachmann zunächst fernliegende
und ungewöhnliche Schritt, die „Beplankung” einer
tragenden Struktur, der Tragstruktur aus Rohren oder Streben, unter
erhöhtem konstruktiven und Materialaufwand mit tragenden
Verkleidungssegmenten auszuführen, führt letztlich
zu sehr markanten und nutzbringenden Vorteilen:
- – Die
Befestigung der Verkleidungssegmente an der Tragstruktur kann an
wesentlich weniger Befestigungspunkten vorgenommen werden als bei der
bekannten Beplankung, so dass hier erheblich Arbeitszeit eingespart
und der Aufwand im Falle von Wartungen oder Reparaturen an dem Gehäuse
reduziert werde kann.
- – Die Verkleidungssegmente lassen sich wesentlich einfacher
transportieren, da sie aufgrund der selbsttragenden Eigenschaft
nicht aufwendig abgestützt oder in Halterichtungen verbracht
werden müssen. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Verkleidungssegmente
in einer Größe ausgeführt werden, die
ein Verpacken in üblichen Transportbehältnissen,
typischerweise herkömmlichen 40-Fuß-Containern,
erlaubt (vergleiche Anspruch 15).
- – Die selbsttragenden Verkleidungssegmente müssen
nicht rundum auf der Tragstruktur befestigt werden, so dass die
Anforderungen an die Maßhaltigkeit abgesenkt werden können,
was insbesondere im toleranzbehafteten Kunststoffbau (GFK-Bau) zu
einer deutlichen Aufwandsreduzierung und somit Kostenersparnis führt.
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Die
Verkleidungssegmente können grundsätzlich in beliebiger
Weise selbsttragend ausgeführt sein. Bevorzugt sind sie
aber gebildet aus einem Rahmen, der aus Metallrohren oder -streben
bestehen kann, aber auch aus Kunststoff, insbesondere GFK, und der
das Bauteil hält und diesem die eigentliche Stabilität
verleiht, sowie einem auf die Rahmenfläche aufgesetzten,
mit dem Rahmen fest verbundenen Schalenelement aus Kunststoff, welcher
vorzugsweise faserverstärkt ist, insbesondere GFK. Die so
gefertigten Verkleidungssegmente sind dann wiederum über
die Rahmen mit der Tragstruktur in üblicher Weise, z. B.
im Falle von Metallrahmen und einer Tragstruktur aus Metallrohren
oder -streben über übliche metallbauliche Mittel
verbunden, d. h. verschraubt, verschweißt oder dergleichen.
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Im
Falle eines Rahmens aus Kunststoff, besteht dieser bevorzugt aus
dem Kunststoffmaterial des Schalenelementes. So treten keine Spannungen oder
dergleichen in dem Verkleidungssegment auf, die bei der Verwendung
unterschiedlicher Materialien z. B. aus unterschiedlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten herrühren können.
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Durch
den Rahmen, der sich in dem jeweiligen Verkleidungssegment mit Vorteil über
einen überwiegenden Teil von dessen Länge und
Breite erstreckt, wird die Stabilität des Verkleidungssegmentes
hergestellt. Entsprechend kann das Schalenelement aus Kunststoff
mit der Dicke bzw. Materialstärke geringer dimensioniert
gestaltet werden, es muss keine Traglast in der Konstruktion selbst übernehmen,
sondern ledig lich gegenüber auflastenden Schneelasten und
der Windlast Bestand haben.
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Die
erfindungsgemäße feste Verbindung zwischen dem
Schalenelement und dem Rahmen kann mit Vorteil bereits bei der Fertigung
dieses Bauteils hergestellt werden, wobei der Rahmen z. B. in das
Schalenelement einlaminiert werden kann. Der Rahmen wiederum kann
dann mit einfachen maschinen- bzw. metallbaulichen Mitteln an der
Tragstruktur festgelegt werden, wobei eine wesentlich geringere Anzahl
von Verbindungspunkten erforderliche ist als etwa bei der bekannten
Verplankung einfacher Hüllenelementen.
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Die
Verbindung zwischen dem Rahmen eines Verkleidungssegmentes und der
Tragstruktur kann dabei insbesondere auch lösbar gestaltet
werden, um einzelne Verkleidungselemente zu Wartungszwecken und
auch im Falle eines erforderlichen Austausches entfernen und gegebenenfalls
auswechseln zu können.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gehäuses,
wenn die Rahmen der Verkleidungssegmente aus Metall gebildet sind,
besteht darin, dass sich Metallbauteile, insbesondere Stahlbauteile,
wie sie durch den Rahmen gebildet sind, mit einer deutlich höheren
Genauigkeit und Maßhaltigkeit fertigen lassen, als Kunststoffelemente.
So treten ansonsten anzutreffende Probleme mit Toleranzüberschreitungen
und Maßhaltigkeit nicht auf bzw. müssen solche Randbedingungen
nicht beachtet werden.
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Eine
Verbindung des Rahmens mit dem Schalenelement zur Bildung des Verkleidungssegmentes
kann z. B. dadurch geschaffen werden, dass das Kunststoffmaterial
des Schalenelementes zumindest teilweise bzw. in Abschnitten die
Rohre bzw. Streben oder sonstigen Elemente des Rahmens überlappt.
Wichtig hierbei ist, dass diejenigen Bereiche des Rahmens, die einer späteren
Anbindung an die Tragstruktur dienen, nicht von dem Kunststoffmaterial überdeckt
werden, sondern frei zugänglich sind. Bei einer solchen
Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem Schalenelement und dem
Rahmen ist es insbesondere bei Verwendung unterschiedlicher Materialien
für Rahmen und Schalenelemente von Vorteil, wenn diese
so ausgeführt ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem
Rohr bzw. der Strebe oder dem sonstigen Elemente des Rahmens und
dem Schalenelement insbesondere solche aufgrund unterschiedlicher
thermischer Ausdehnungen, möglich bleibt. Hier kann z.
B. auch ein Gel-Code eingesetzt werden, der ein entlang Gleiten
des Rahmens an dem Kunststoffmaterial ermöglicht. Dabei sollten
dann entsprechende Überlappungen des Kunststoffmaterials über
den Rahmen mit Vorteil nur die in eine Längsrichtung verlaufenden
Rohre bzw. Streben des Rahmens betreffen, da in dieser Richtung
die größte Relativbewegung aufgrund z. B. thermischer
Belastungen zu erwarten ist.
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Das
erfindungsgemäße Gehäuse kann mit Vorteil
so ausgeführt sein, dass zwischen den Verkleidungssegmenten
an den Stoßstellen Luftspalte belassen sein können
mit einer Breite von bis zu 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 10
mm bis 15 mm. Diese Luftspalte erlauben die Einhaltung sehr grober Toleranzen
für den Bau der Verkleidungssegmente, insbesondere bspw.
der Schalenelemente aus Kunststoff, insbesondere GFK, bei deren
Herstellung höhere Maßungenauigkeiten typischerweise
auftreten können als bei der Herstellung einer darunter
angeordneten, für die Maßhaltigkeit des Verkleidungssegmentes
relevanten Rahmenstruktur aus z. B. Metall. Diese Luftspalte dienen
zudem auch, jedenfalls zu einem gewissen Maß, einer Zufuhr
von frischer kalter Luft in das Innere der Gondel, sowie einer Ableitung
erwärmter Luft aus der Gondel, so dass hierdurch zumindest
ein gewisser Kühlungseffekt für die in der Gondel
angeordneten Wärme erzeugenden Komponenten erzielt werden
kann.
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Mit
Vorteil sind die Stoßstellen so ausgeführt, dass
ein in einer Falllinie des Gehäuses oberhalb eines zweiten
Verkleidungssegmentes angeordnetes erstes Verkleidungssegment mit
seinem Rand über den Rand des zweiten Verkleidungssegmentes übersteht.
Dadurch wird insbesondere verhindert, dass an der Außenwand
des Gehäuses ablaufendes Regenwasser durch die Luftspalte
in das Innere der Gondel gelangt. Durch die Überlappung
läuft das Wasser stets von der Außenseite eines
Verkleidungssegmentes auf die Außenseite des angrenzenden
Verkleidungssegmentes, ein Eindringen von Wasser in das Innere der
Gondel wird so verhindert.
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Insbesondere
in Gebieten, in denen das Auftreten von Sandstürmen droht
oder mit dem Wind erhebliche Anteile an Sand oder sonstigen abrasiven, korrosiven
oder ansonsten schädigenden Teilchen, z. B. Salzpartikel
oder Feuchtigkeit, mitgeführt werden, können die
Luftspalte durch Dichtlippen jedenfalls teilweise verschlossen sein.
Dies verhindert das Eindringen von Sand oder anderen ungewünschten
Teilchen in das Innere der Gondel, wo durch solchen Sand oder solche
Teilchen Schäden hervorgerufen werden können,
z. B. durch beschleunigten mechanischen Verschleiß oder
Störungen in der Elektronik.
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Die
Rahmen der Verkleidungssegmente sind bevorzugt als geschlossene
umlaufende Rahmen gefertigt, mit besonderem Vorteil aus Vierkantrohren. Geschlossene
umlaufende Rahmen sind besonders stabil, Vierkantrohre eignen sich
besonders zum Anbringen an der Tragstruktur aufgrund einer ebenen Anlagefläche.
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Wie
bereits ausgeführt, kann das Verkleidungssegment mit seiner
abdeckenden Oberfläche, z. B. das Schalenelement, mit im
Wesentlichen glatten Oberflächen gebildet werden und mit
geringer Dicke, die weniger als 10 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm und
in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel 4 mm
betragen kann. Solche dünnen und im Wesentlichen planen
Elemente aus Kunststoff, insbesondere GFK, sind kostengünstig
und einfach herzustellen, sie sind jedoch nach wie vor ausreichend stabil,
um auflastende Schneelasten oder Windlasten aufzunehmen und auf
den Rahmen bzw. über diesen auf die Tragstruktur zu übertragen.
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Ein
besonders einfacher Aufbau der Tragstruktur ergibt sich, wenn diese
gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
aus einem Trägerabschnitt, der im Wesentlichen in Längsrichtung
der Gondel verläuft, und zumindest zwei, vorzugsweise drei,
diese Tragstruktur in Querrichtung der Gondel überspannende
Portale gebildet ist. An diesen Portalen können dann zumindest
die seitlichen und oberen Verkleidungssegmente festgelegt sein.
Hierzu sind die Portale ebenfalls bevorzugt aus einem Vierkantrohr
oder einer Strebe mit Vierkantprofil gebildet.
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In
einer möglichen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Gehäuses kann dieses insgesamt zwölf Verkleidungssegmente
enthalten, von denen jeweils zwei an allen sechs Seiten des Gehäuses
angebracht sind. Allerdings können auch mehr Verkleidungssegmente
vorgesehen sein, da mit Vorteil die maximalen Abmessungen der einzelnen
Verkleidungssegmente so gewählt werden, dass sie mit herkömmlichen
Transporteinrichtungen transportiert werden können, insbesondere
in einem konventionellen 40-Fuß-Container Platz finden,
auch zusammen mit einem vorzusehenden Transportgestell bzw. Schutzelementen.
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Neben
den oben bereits beschriebenen Vorteilen ergibt sich für
das erfindungsgemäße Gehäuse ein weiterer
Vorteil darin, dass für den Aufbau von Anbauteilen an dem
Gehäuse, z. B. auf der Außenseite der Gondel,
Verbindungen geschaffen werden können, die in die Verstärkungsstrukturen
der Verkleidungssegmente, z. B. in das Material der Rahmen, reichen,
so dass hier einfache Verbindungen, z. B. Schraubverbindungen geschaffen
werden können.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten
Figuren. Dabei zeigen:
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1:
eine schematische dreidimensionale Ansicht von schräg von
vorn auf ein erfindungsgemäßes Gehäuse
für die Gondel einer Windkraftanlage,
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2:
eine dreidimensionale Ansicht des in 1 gezeigten
Gehäuses aus anderer Perspektive, nämlich schräg
von hinten unten,
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3:
in schematischer Darstellung in einem Ausführungsbeispiel
ein Verkleidungssegment zum Aufbau eines erfindungsgemäßen
Gehäuses,
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4:
schematisch die Tragstruktur eines erfindungsgemäßen
Gehäuses mit zum Teil daran angeordneten Verkleidungssegmenten,
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5:
schematisch die Befestigungsweise eines Verkleidungssegmentes an
der Tragstruktur eines erfindungsgemäßen Gehäuses,
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6:
den Überlapp zwischen aneinander anstoßenden Verkleidungssegmenten
in vertikaler Richtung,
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7:
eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung eines
erfindungsgemäßen Gehäuses im Bereich der
Rotorwellendurchführung zur Darstellung des Überlapps
in diesem Bereich,
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8:
in vergrößerter Darstellung eine Detailansicht
zur Darstellung des Überlapps an der Schnittstelle zweier
Dachsegmente des erfindungsgemäßen Gehäuses,
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9:
in vergrößerter Darstellung einen Bereich des Überlapps
zwischen zwei Verkleidungssegmenten im Bereich des Daches des Gehäuses
und
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10:
in schematischer Darstellung die Anordnung einer Dichtlippe zur
Abdichtung des Übergangsbereiches zwischen zwei Verkleidungssegmenten.
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In
den Figuren sind in schematischen und nichtmaßstabsgerechten
Prinzipdarstellungen einzelne Ansichten eines Ausführungsbeispiels
für ein erfindungsgemäßes Gehäuse
für die Gondel einer Windenergieanlage gezeigt. Diese Figuren
wie auch die nachstehende Erläuterung des dort gezeigten Ausführungsbeispiels
sollen das Verständnis der Erfindung in ihrer allgemeinen
Tragweite befördern und sind nicht beschränkend.
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In
den 1 und 2 ist in zwei verschiedenen
Ansichten der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen
aus einer Tragstruktur und mehreren Verkleidungssegmenten aufgebauten
Gehäuses 1 für die Gondel einer Windenergieanlage
dargestellt. Das Gehäuse 1 kann auch als Maschinenhausverkleidung
bezeichnet werden. An einem in diesen Figuren nicht näher
dargestellten Tragrahmen sind insgesamt zwölf Verkleidungssegmente
angeordnet und festgelegt, die selbsttragend ausgebildet sind und insgesamt
das Gehäuse 1 bilden. Diese Segmente teilen sich
auf in zwei Deckensegmente 2, die sich als langgestreckte
Bauteile über die gesamte Länge des Gehäuses 1 erstrecken
und in etwa mittig des Gehäusedeckels bzw. der Gehäusedecke
mit einer in Längsrichtung verlaufenden Naht aneinanderstoßen, insgesamt
vier Seitenwandsegmente 3, von denen jeweils zwei vertikal übereinander
geordnet, sich über die gesamte Länge des Gehäuses 1 erstreckende
Segmente die rechte bzw. linke Seitenwand des Gehäuses 1 bedecken,
zwei Frontsegmente 4, zwei Hecksegmente 5 und
zwei sich wiederum über die gesamte Länge des
Gehäuses 1 erstreckende Bodensegmente 6,
die ebenfalls in einer in etwa mittig des Bodens in Längsrichtung
verlaufenden Nahtstelle aneinander stoßen.
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Die
Frontsegmente 4 belassen eine Durchführungsöffnung 7,
durch die die Rotorwelle hindurchgeführt wird und auf der
außerhalb des Gehäuses 1 die Nabe mit
den Rotorblättern sitzt.
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Eine
weitere Öffnung 8 ist durch die Bodensegmente 6 ausgespart. Über
diese Öffnung 8 wird das Gehäuse 1 an
den Turm einer Windenergieanlage angeschlossen über eine
drehbare Verbindung zur Einstellung des Azimuthwinkels.
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Wie
bereits ausgeführt ist für die Erfindung wesentlich,
dass das Gehäuse 1 aufgebaut ist aus einer Tragstruktur
und darauf befestigten selbstragenden Elementen mit einer Kunststoffoberfläche,
die in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt eine GFK-Fläche
ist. Ein Beispiel, wie ein Verkleidungselement selbstragend aufgebaut
sein kann, ist in 3 in einer schematischen Ansicht
dargestellt. In 3 ist als Beispiel ein Seitenwandsegment 3 gezeigt,
wobei die hier dargestellte Bauweise und der gezeigte Aufbau grundsätzlich
auf die anderen Verkleidungssegmente, Deckensegment 2,
Frontsegment 4, Hecksegment 5 sowie Bodensegment 6, übertragen
werden kann.
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Das
Seitenwandsegment 3 in 3 enthält zunächst
einen Rahmen 9, der auch als Gerüstkonstruktion
bezeichnet werden kann. Dieser Rahmen 9 ist hier aus Metallstreben
bzw. -rohren gebildet, wobei neben umlaufenden Längs- 10 und
Querstreben 11 sprossenartige Verbindungsstreben 12 zur
Stabilisierung und Möglichkeit der Anbindung vorgesehen sind.
Auf diesen Rahmen 9 bzw. dieses aus dem Rahmen 9 zusammen
mit den Verbindungsstreben gebildete Gefach ist ein Schalenelement 13 aus
GFK aufgelegt und mit dem Rahmen 9 fest verbunden. Das
Schalenelement 13 besteht aus einer einfachen und insgesamt
mit einer Stärke von etwa 4 mm dünn gehaltenen
GFK-Platte, die an sich noch nicht eigenstabil bzw. selbsttragend
ist. Erst in Verbindung mit dem Rahmen 9 erhält
das so gebildete Verkleidungssegment in Form des Seitenwandsegmentes 3 seine selbsttragende
Eigenschaft.
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Zur
Verbindung des Schalenelementes 13 mit dem Rahmen 9 sind
aus GFK Überlappungen 14 gebildet, die die Längsstreben 10 des
Rahmens 9 tunnelartig überdecken. Dabei besteht
zwischen den Längsstreben 10 des Rahmens 9 und
den Überlappungen 14 in solcher Weise ein Spiel,
dass eine Relativbewegung zwischen Rahmen 9 und Schalenelement 13 möglich
ist, insbesondere eine solche aufgrund unterschiedlicher thermischer
Ausdehnungen. Da solche thermische Ausdehnungen in Richtung der längsten
Erstreckung am relevantesten sind, verlaufen die tunnelartigen Überlappungen 14 in
eben dieser Längsrichtung und die Querstreben 11 sowie
die Verbindungsstreben 12 sind nicht durch Überlappungen
gehalten bzw. fest mit dem Schalenelement 13 verbunden.
Die Überlappungen 14 sind zweckmäßigerweise
auch aus GFK gebildet und können insbesondere bereits beim
Herstellungsprozess des Schalenelementes 13 ausgeformt
werden. Der Rahmen 9 kann in dieser Phase insoweit in das
Schalenelement 13 einlaminiert werden zur Bildung des selbsttragenden
Verkleidungselementes (Seitenwandelement 3).
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In
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rahmen 9 gebildet
aus Vier-Kant-Metallrohen, anstelle solcher Metallrohre können
hier aber auch gleichwertige Gebilde aus Kunststoff, insbesondere aus
GFK, Verwendung finden. Die Verwendung von GFK gleicher Art wie
diejenige des Schalenelementes 13 hat den Vorteil, dass
wegen gleicher Materialeigenschaften Unterschiede in der thermischen Ausdehnung
nicht zu erwarten sind, so dass hier keine Ausgleichsmaßnahmen
zu treffen sind. Andererseits ist ein Grundrahmen aus Metall mit
einfachen Mitteln maßhaltiger herzustellen als vergleichbare GFK-Elemente.
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In 4 ist
ausschnittsweise dargestellt, wie bei einem erfindungsgemäßen
Gehäuse an einer Tragstruktur 15, von der hier
drei vertikal ausgerichtete Bögen dargestellt sind, die
einzelnen Verkleidungssegmente, hier Seitenwandsegmente 3,
Dachsegmente 2 und ein Frontsegment 4 festgelegt
sind. Die Festlegung erfolgt hierbei in lösbarer Weise
mit üblichen Befestigungsmechanismen, insbesondere Verschraubungen.
Dabei sind die Verbindungsstreben 12 der die Eigenstabilität
der Verkleidungssegmente bildenden Rahmen 9 so angeordnet,
dass sie bei richtiger Anbringung des jeweiligen Verkleidungssegmentes
an den Bögen der Tragstruktur 15 angrenzend zu
diesen zu liegen kommen und mit entsprechenden Mitteln dort festgelegt,
insbesondere verschraubt werden können.
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Die
Tragstruktur 15 ist in diesem Beispiel aus Metallstreben
bzw. -rohren gebildet, kann aber auch aus Kunststoff, insbesondere
GFK bestehen.
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In 5 ist
in schematischer Darstellung diese Anbringung des Rahmens 9 eines
Verkleidungssegmentes an der Tragstruktur 15 noch einmal
veranschaulicht. In der Figur links ist dabei das vordere Ende des
Gehäuses dargestellt, in dem nach Fertigstellung die Durchführungsöffnung 7 (vgl. 1) liegt.
An diesem vorderen Ende ist an dem nächstgelegenen Bogen
der Tragstruktur 15 eine Konsole 16 ausgebildet,
an welcher der Rahmen 9 mit einer Verbindungsstrebe 12 anliegt
und dort verschraubt wird. Diese Verschraubung gibt eine exakte
Festlegung in der wie in der Figur eingezeichneten z-Richtung. An den
in Richtung des hinteren Ende des Gehäuses nachfolgenden
Bögen der Tragstruktur 15 wird der Rahmen jeweils über
Langlöcher 17 verschraubt, die einerseits einen
Ausgleich von Fertigungstoleranzen ermöglichen, andererseits
Dimensionsunterschiede aufnehmen können, die aufgrund unterschiedlicher thermischer
Ausdehnungsverhalten zwischen der Tragstruktur 15 und dem
Rahmen 9 entstehen können.
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In 6 ist
in einer Ansicht von vorn und ohne Frontsegment schematisch ein
Ausschnitt aus dem Gehäuse 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel dargestellt. Wichtig zu erkennen in
dieser Ausgestaltung sind die Bereiche der Überlappungen 18,
in denen jeweils das obere Ende eines tiefer gelegenen Verkleidungssegmentes
unter das anstoßende Ende eines höher gelegenen
Verkleidungssegmentes geführt ist zur Ausbildung eines
Luftspaltes bei gleichzeitiger sicherer Abdichtung gegen ablaufendes
Regen- oder Spritzwasser.
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Einer
solcher Überlapp zwischen einem Deckensegment 2 und
einem Seitenwandsegment 3 ist in 8 noch einmal
ausschnittsvergrößert und besser erkennbar dargestellt.
Hier ist besonders gut zu erkennen, dass im Bereich des Überlapps 18 das obere
Ende 19 des tiefer liegend angeordneten Verkleidungssegmentes,
hier des Seitenwandsegmentes 3, zurückspringt
und unter das Ende 20 des oberen Verkleidungssegmentes,
hier des Deckensegmentes 2, geführt ist. Das Ende 20 des
Deckensegmentes 2 verläuft dabei in Flucht mit
dem sonstigen Verlauf des Schalenelementes 13 des Seitenwandsegmentes 3.
Im Bereich des Überlapps verbleibt dabei ein Luft spalt 21 zwischen
Deckensegment 2 und Seitenwandsegment 3, der 5
bis 20 mm, insbesondere 10 bis 15 mm betragen kann und insbesondere
einer Verringerung der Toleranzanforderungen an die Maßhaltigkeit
der Schalenelemente 13 des Deckesegmentes 2 und
des Seitenwandsegmentes 3 dient. Solche Luftspalte sind
bei einem erfindungsgemäßen Gehäuse an
sämtlichen Stoßstellen zwischen zwei Verkleidungssegmenten
belassen.
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In 7 ist
eine weitere Stoßstelle dargestellt, hier die im Wesentlichen
vertikale Stoßstelle zwischen einem Seitenwandsegment 3 und
einem Frontsegment 4. Im Bereich dieser Stoßstelle
ist das Schalenelement 13 des Seitenwandsegmentes 3 insgesamt
dreifach gekröpft geführt zur Bildung einer in etwa
U-förmigen Rinne 22, die wiederum von einem umgebogenen
Rand 23 des Frontsegmentes 4 bedeckt wird. Auch
hier ist wieder ein Luftspalt zwischen dem umgebogenen Rand 23 des
Frontsegmentes 4 und dem mit diesem Rand fluchtend verlaufenden
Teil des Schalenelementes 13 des Seitenwandsegmentes 3 zu
erkennen. Die U-förmige Rinne 22 sorgt nicht nur
für eine Wasserdichtigkeit, sondern stellt auch eine Art
Labyrinth-Dichtung dar, die zumindest bis zu einem gewissen Grad
das Eindringen von Schmutzpartikeln, Sand und dergleichen in das
Innere des Gehäuses zu verhindern hilft.
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In ähnlicher
Weise ist auch an der Nahtstelle zwischen zwei Deckenelementen 3 eine
Art Labyrinth-Dichtung ausgebildet, wie dies in 9 dargestellt
ist. Hier überragt das Schalenelement 13 des in der
Figur links dargestellten Deckensegmentes 2 mit einem zu
einer Art Tunnel dreifach gekröpften Endbereich 24 das
nach oben aufgestellte Ende 25 des Schalenelementes 13 des
in der Figur rechts dargestellten Deckenelementes 2.
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Um
insbesondere in Bereichen mit verstärktem Eintrag schädigender
Partikel, wie etwa abrasiver Sandpartikel, korrosiver Salzteilchen
oder dergleichen, eine noch bessere Abdichtung der Luftspalte zu
erreichen, können in diese Dichtlippen z. B. aus Gummi
eingesetzt werden, die zwar weiterhin auch den in 9 zu
erkennenden Luftspalt und damit die Möglichkeit der Vorgabe
großzügiger Toleranzen für die Fertigung
der Schalenelemente 13 belassen, jedoch für ein
sicheres Maß der Abdichtung sorgen. Gezeigt ist dies in
einer sehr schematischen Ansicht in 10 am
Beispiel der Stoßstelle zwischen zwei Seitenwandsegmenten 3.
Hier ist im Bereich des Überlapps 18 auf das untere
der Seitenwandsegmente 3 eine Dichtlippe 26 aufgesetzt,
die an dem oberen Seitenwandsegment 3 anliegt und so für
eine Abdichtung dieses Spaltraumes sorgt.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Deckensegment
- 3
- Seitenwandsegmenten
- 4
- Frontsegment
- 5
- Hecksegment
- 6
- Bodensegment
- 7
- Durchführungsöffnung
- 8
- Öffnung
- 9
- Rahmen
- 10
- Längsstrebe
- 11
- Querstrebe
- 12
- Verbindungsstrebe
- 13
- Schalenelement
- 14
- Überlappung
- 15
- Tragstruktur
- 16
- Konsole
- 17
- Langloch
- 18
- Überlapp
- 19
- Ende
- 20
- Ende
- 21
- Luftspalt
- 22
- Rinne
- 23
- umgebogener
Rand
- 24
- Endbereich
- 25
- Ende
- 26
- Dichtlippe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006001931
A1 [0008]
- - DE 102005042394 A1 [0009]
- - WO 2007/132408 A2 [0010]