DE102010009916A1

DE102010009916A1 - Vorrichtung für die Versorgung und den Service an Türmen, insbesondere für Offshore-Windkraftanlagen

Info

Publication number: DE102010009916A1
Application number: DE102010009916A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht Ersatzteile, Verbrauchsmaterial und Servicearbeiten an Türmen in beliebiger Höhe bereitzustellen, bzw. zu ermöglichen. Besonders geeignet ist die Vorrichtung für Türme mit einen annähernd runden Turmschaft aus Stahl oder Beton, wie diese bei Windkraftanlagen (WKA) überwiegend vorhanden sind. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die Versorgung und den Service an Türmen zu schaffen, die kurzzeitig und sicher an den Turm übergeben werden kann und nur für die Zeit des Einsatzes vor Ort verbleiben muss. Die Vorrichtung soll weiterhin wahlweise Behälter und/oder eine Arbeitsbühne tragen können. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass an einem transportablen Grundrahmen (1) seitlich auskragend mindestens eine Spanneinheit (2) zum Umfassen und Einspannen eines Turmschaftes (3) angeordnet ist. Am Grundrahmen (1) ist weiterhin eine Antriebseinheit (4) für die Spanneinheit (2) mit separater Energieversorgung befestigt. Auf dem Grundrahmen (1) sind außerdem mindestens ein Anschlag (5) zum Anheben der Vorrichtung und in bzw. unter dem Grundrahmen (1) Haltvorrichtungen für mindestens einen Behälter (6) angeordnet.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung für die Versorgung und den Service an Türmen, insbesondere für Offshore-Windkraftanlagen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht Ersatzteile, Verbrauchsmaterial und Servicearbeiten an Türmen in beliebiger Höhe bereitzustellen, bzw. zu ermöglichen. Besonders geeignet ist die Vorrichtung für Türme mit einen annähernd runden Turmschaft aus Stahl oder Beton, wie diese bei Windkraftanlagen (WKA) überwiegend vorhanden sind.
Stand der Technik
Für die Reparatur und Wartung von Einrichtungen an Türmen, wie Antennen und Plattformen, sowie Rotore, Getriebe, Generatoren u. a. an Windkraftanlagen, müssen die Ersatzteile und Arbeitsflächen für das Servicepersonal in größerer Höhe bereitgestellt werden. Dazu werden auf Land fahrbare Kräne und auf See Schwimmkräne eingesetzt. Diese müssen für die gesamte Servicezeit bereitstehen, welches hohe Kosten verursachen.
Bei Offshore-Windkraftanlagen wird der Schwimmkran häufig zusätzlich durch den Seegang behindert. Deshalb wurden schon spezielle Schiffskonstruktionen, zum Festmachen am Turmschaft oder mit ausfahrbaren Stützen vorgeschlagen ( DE 10021163 B4 , DE 60101160 T2 ). Zur Minderung dieser sehr hohen Kosten für die Liegezeiten wurden Lösungen entwickelt, die nur eine kurzzeitige Übergabe am Turm erfordern. Dafür sind am Turm Einrichtungen zur zeitweiligen Aufnahme von Behältern und Personal vorhanden.
Durch die DE 60122172 T2 ist es bekannt, am Turmschaft eine senkrechte Kupplungsstange in der Nähe einer Arbeitsplattform oder einem Einstieg anzubringen. An dieser wird das freie Ende eines Laufstegs vom Schiff aus angekuppelt. Das Material und Personal können dann sicher vom Schiff zum Turmschaft geleitet werden. Die Einkupplung an die kleine Kupplungsstange ist aber bei Seegang schwierig. Der Transport über den Laufsteg ist außerdem aufwendig und für große Ersatzteile nicht geeignet.
In der DE 19962453 C1 ist vorgeschlagen, am Turmschaft eine oder mehrere Aufnahmevorrichtung/en für Container fest anzuordnen. Am Turm auskragende Gerüste besitzen einen Seilzug oder tragen einen Kran. Die Container können mit dem Seilzug auf den Erdboden abgelassen, bzw. von diesem hoch gehoben werden. Die Übergabe erfordert keinen großen Zeitaufwand und im Container können Anlagen für den Turm vorinstalliert sein. Diese Lösung erfordert aber eine dauerhafte, spezielle Aufnahmevorrichtung am Turm und der Container kann nur an diesem Ort befestigt werden. Die Nutzung dieser Lösung bei Offshore-Anlagen wäre schwierig, da die Container von einem unmittelbar am Turm liegendem Schiff aufgenommen werden müssten.
Eine verbesserte Lösung beschreibt die DE 10222472 A1 . Danach ist am Turmschaft eine durchgehende Führungseinrichtung von einem unteren Übergabebereich bis unter die Gondel einer WKA befestigt. An die Führungseinrichtung kann eine Servicekabine, z. B. in Form eines Bootes, im Bereich der Wasseroberfläche angekoppelt werden. In der Servicekabine ist ein Antrieb vorhanden, mit dem diese in die gewünschte Höhe gehoben werden kann. Hier ist eine lange, stationäre Führungseinrichtung an der Turmaußenseite und eine dazu passenden Servicekabine erforderlich.
Alle bekannten Lösungen mit dem Prinzip einer Zwischenlagerung des Materials bzw. der Reparatureinrichtung am Turm erfordern am Turm besondere Konstruktionen, die Kosten verursachen und eine lfd. Wartung am Turmschaft erfordern. Eine Nutzung ist nur mit komplementären Vorrichtungen möglich, wodurch der Einsatz nur für diesen Turmtyp möglich wird.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung für die Versorgung und den Service an Türmen zu schaffen, die kurzzeitig und sicher an den Turm übergeben werden kann und nur für die Zeit des Einsatzes vor Ort verbleiben muss. Die Übergabe und Befestigung der Vorrichtung soll in beliebiger Höhe und an beliebigen Turmdurchmessern erfolgen können, ohne das spezielle Konstruktionen an diesen erforderlich sind. Die Vorrichtung soll weiterhin wahlweise Behälter und/oder eine Arbeitsbühne tragen können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist an einem transportablen Grundrahmen (1) seitlich auskragend mindestens eine Spanneinheit (2) zum Umfassen und Einspannen eines Turmschaftes (3) angeordnet. Am Grundrahmen (1) ist weiterhin eine Antriebseinheit (4) für die Spanneinheit (2) mit separater Energieversorgung befestigt. Auf dem Grundrahmen (1) sind außerdem mindestens ein Anschlag (5) zum Anheben der Vorrichtung und in bzw. unter dem Grundrahmen (1) Haltvorrichtungen für mindestens einen Behälter (6) angeordnet.
Mit der Spanneinheit kann ein Grundrahmen am Turmschaft schnell und sicher befestigt werden. Da die Türme für höhere Belastungen, z. B. durch Stürme ausgelegt sind, besitzen diese entsprechend stabile Wandungen. Eine Spanneinheit mit entsprechend großer Auflagefläche und Umfassung kann so größere Kräfte übertragen, ohne die Wandung zu verformen. Ein Turmschaft ist überwiegend leicht konisch gestaltet, so dass die Spanneinheit zusätzlich gegen ein Abgleiten nach unten gesichert ist. Durch die autarke Antriebseinheit ist die Spanneinheit selbstständig zu Öffnen und zu Spannen. Im geöffneten Zustand wirken dabei die Greifarme als Führungselemente zum Turmschaft, wenn die Vorrichtung mit einem Kran an den Turmschaft herangeführt wird. Zur Verbindung mit dem Kran sind entsprechende Anschläge vorhanden, so dass die Vorrichtung z. B. vom Schiff mittels Schiffskran in der erforderlichen Höhe zum Turmschaft geführt werden kann. Mit den Haltevorrichtungen am Grundrahmen kann ein Behälter für Ersatzteile und Werkzeuge lösbar unter diesem befestig werden.
Die Vorrichtung ermöglicht somit den Transport und die zeitweise Lagerung einer Serviceeinheit mittels Kran vom Schiff oder Erdboden in eine beliebige Höhe am Turm. Der Kran oder das Schiff kann nach der Übergabe der Vorrichtung bis zur Rücknahme weitere Vorrichtungen an andere Objekte übergeben oder andere Aufgaben übernehmen. Durch den Austausch der Greifer können die Radien an den jeweiligen Durchmesser des Turmschaftes angepasst werden. Die Vorrichtung ist somit durch die Variabilität für verschiedene Serviceaufgaben, wie Reparaturen an Plattformen, Turmschäften, WKA-Flügel, Getriebe, Generatoren usw. einsetzbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 2 sind zwei mit Abstand übereinander angeordnete Grundrahmen (1) durch mehrere senkrechte Streben miteinander verbunden. An jedem Grundrahmen (1) ist eine Spanneinheit (2) und zusätzlich an einem eine Arbeitsbühne angeordnet, die den Turmschaft (3) mindestens teilweise umfasst. Diese Ausführung ist für schwerere Lasten oder eine zusätzliche Arbeitsbühne am Turmschaft geeignet. Überwiegend soll die Vorrichtung mit einem Grundrahmen mit Spanneinheit kurz über eine vorhandene Plattform am Turm mit Eingang zum Turminneren angebracht werden. Die Ersatzteile, Werkzeuge und das Personal aus dem Container sind so einfach auf die Plattform und durch den Turm nach oben zu transportieren. Bei Arbeiten in größerer Höhe ist aber eine zusätzliche Arbeitsbühne sinnvoll.
In den Unteransprüchen 3 bis 6 sind bevorzugte Ausführungsformen der Spanneinheit aufgeführt. Gemäß einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 7 wird die Lagerung eines Containers lösbare am Grundrahmen, mit der Längsachse tangential zum Turmschaft beansprucht. Die Unteransprüche 8 und 9 enthalten bevorzugte Ausführungen für eine zusätzliche Stützstrebe der Vorrichtung zum Abstützen am Turmschaft. Der Unteranspruch 10 beschreibt eine Variante zur Verbesserung des Haltes der Greiferarme am Turm durch Reinigen der Oberfläche des Turmschaftes. Das wird durch Abspülen der salzhaltigen Belege bewirkt.
Beispiele
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die 1 zeigt eine Seitenansicht eines Turmschaftes 3 mit der daran befestigten Vorrichtung mit einem Container 6,
die 2 zeigt die Draufsicht der Vorrichtung in der Einspannung am Turmschaft 3, ohne den oberen Teil des Grundrahmens 1 und Anschlag 5, so dass die Greifarme 7 mit Lagerung und Antriebseinheit 4 sichtbar sind.
Gemäß 1 ist an einem Turmschaft 3 für eine Offshore-WKA einige Meter über dem Meeresspiegel eine umlaufende Plattform befestigt. In dieser Ebene ist auch ein Türeinstieg zum Turminneren angeordnet. Etwa 5 Meter über der Plattform umfassen zwei Greifarme 7 mit etwa senkrecht stehenden Auflageflächen den Turmschaft 3. Die Greifarme 7 sind an den Enden mit ineinandergreifenden Verbindungselementen 10 miteinander verriegelt. Die entgegengesetzten Enden sind stärker ausgebildet. Im Kreuzungsbereich sind diese auf einer senkrecht stehenden Welle stabil in dem Grundrahmen 1 gelagert. Beide Enden sind durch einen Linearantrieb 9 in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders mittels Bolzen verbunden. Der Arbeitszylinder ist wiederum über Hydraulikschläuche mit der Antriebseinheit 4 verbunden. Diese besteht aus einer Hydraulikpumpe und einem daran gekoppelten Verbrennungsmotor oder Elektromotor mit Batterie. Die Antriebseinheit 4 ist ebenfalls im Grundrahmen 1 gelagert.
Der Grundrahmen 1 besteht aus Kastenprofilen aus Stahl, die zu zwei übereinanderliegende rechteckförmige Rahmen verschweißt sind und einem darin angeordneten Gehäuse für die Antriebseinheit 4. Die Längsseiten liegen rechtwinklig zur Mittellinie der beiden Greiferarme 7, bzw. tangential zum Turmschaft 3. Auf dem Grundrahmen 1 sind ausgehend von den vier Eckpunkten vier schräg nach oben verlaufende Stahlprofile angeschweißt. Diese treffen sich über dem Schwerpunkt der Vorrichtung und bilden dort mit einem Hakenträger den Anschlag 5.
Unter dem Grundrahmen 1 sind an jeder Ecke Aufnahmen für die Befestigung eines Containers 6 angebracht. An diese ist ein 20 Fuß Container 6 eingehängt. Der Boden des Containers 6 befindet sich dicht über der Plattform, so dass dieser bequem durch die stirnseitigen Türen Be- und entladen werden kann. Unterhalb der Welle für die Lagerung der Greifarme 7 ist am Grundrahmen 1 eine Stützstrebe 11 befestigt. Diese erstreckt sich bis in die Ebene des Containerbodens. Die Seite zum Turmschaft 3 besitzt eine Lagerplatte mit einem elastischen aber druckfestem Belag zur Abstützung am Turmschaft 3.
Zur Anbringung der Vorrichtung am Turmschaft 3 wird diese einschließlich des Containers 6 mit einem Schiffskran angehoben und zum Turm verschwenkt. Die Greifarme 7 sind dabei weit geöffnet, so dass diese am Turmschaft 3 gleiten und die Vorrichtung führen. Die Stützstrebe 11 verhindert dabei ein Anschlagen des Containers 6 an die Turmwandung. Durch ein Schließen der Greifarme 7 mittels der Antriebseinheit 4 und dem Linearantrieb 9 wird die Vorrichtung am Turmschaft 3 festgeklemmt. Dabei erfolgt eine selbständige Zentrierung. Durch Voreinstellung des Hydraulikdruckes kann die Anpresskraft dem Gewicht der Vorrichtung einschließlich Container 6, bzw. der Wanddicke des Turmschaftes 3 angepasst werden. Bei der Anpressung erfolgt in der Endphase eine automatische Verriegelung der beiden Enden der Greiferarme 7 durch die Verbindungselemente 10. Anschließend kann die Verbindung zum Kran gelöst werden. Das Transportschiff mit Kran, bzw. der Schwimmkran kann dann eine weitere Vorrichtung zu einem anderen Einsatzort fahren.
Wird die Vorrichtung am Turm nicht mehr benötigt, kann ein Transportschiff geordert und dessen Kranhaken in den Anschlag 5 eingehängt werden. Nach leichter Anspannung des Tragseiles sind die Verbindungselemente 10 mittels Fernsteuerung zu lösen. Anschließend öffnen die Greiferarme 7 mittels der Antriebseinheit 4 und dem Linearantrieb 9. Danach kann die Vorrichtung mit dem Container 6 vom Turmschaft 3 weggeschwenkt und auf das Transportschiff abgesenkt werden.
Bezugszeichenliste

1: Grundrahmen
2: Spanneinheit
3: Turmschaft
4: Antriebseinheit
5: Anschlag
6: Behälter, Container
7: Greifarm
8: Verlängerung
9: Linearantrieb
10: Verbindungselement
11: Stützstrebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10021163 B4 [0004]
DE 60101160 T2 [0004]
DE 60122172 T2 [0005]
DE 19962453 C1 [0006]
DE 10222472 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung für die Versorgung und den Service an Türmen, insbesondere für Offshore-Windkraftanlagen, bestehend aus einem zeitweise am Turm befestigbaren Behälter für Material und/oder Personal, dadurch gekennzeichnet, – dass an einem transportablen Grundrahmen (1) seitlich auskragend mindestens eine Spanneinheit (2) zum Umfassen und Einspannen eines Turmschaftes (3) angeordnet ist, – am Grundrahmen (1) eine Antriebseinheit (4) für die Spanneinheit (2) mit separater Energieversorgung befestigt ist – und auf dem Grundrahmen (1) mindestens ein Anschlag (5) zum Anheben der Vorrichtung und in bzw. unter dem Grundrahmen (1) Haltvorrichtungen für mindestens einen Behälter (6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei mit Abstand übereinander angeordnete Grundrahmen (1) durch mehrere senkrechte Streben miteinander verbunden sind, an jedem Grundrahmen (1) eine Spanneinheit (2) und zusätzlich an einem eine Arbeitsbühne angeordnet ist, die den Turmschaft (3) mindestens teilweise umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinheit (2) aus zwei etwa halbkreisförmigen Greifarmen (7) besteht, die im Bereich des Grundrahmens (1) sich scherenartig kreuzende Verlängerungen besitzen und im Kreuzungsbereich horizontal schwenkbar und austauschbar am Grundrahmen (1) gelagert sind und an deren Enden ein Linearantrieb (9) für die Schwenkbewegung angreift.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifarme (7) an der Innenseite mit einem elastischen aber druckfestem Belag beschichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den, den halbkreisförmigen Enden der Greifarme (7) ineinandergreifende Verbindungselemente (10) befestigt sind, die sich mit dem Einspannen des Turmschaftes (3) automatisch arretieren und mittels einem Antrieb am Greifarm (7) entriegeln lassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (9) für die Greifarme (7) ein hydraulischer Arbeitszylinder ist, und die Antriebseinheit (4) aus einer Hydraulikpumpe mit Antriebsmotor und einer Fernsteuerung besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem, bzw. im Grundrahmen (1) vier Lagerstellen für die Befestigung eines Containers (6) so angeordnet sind, das der Container mit der Längsachse tangential zum Turmschaft (3) lösbar gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ausführung mit nur einem Grundrahmen (1) mit Spanneinheit (2) am Grundrahmen (1) eine sich nach unten erstreckende Stützstrebe (11) im Bereich zwischen dem Behälter (6) und Turmschaft (3) zur Abstützung am Turmschaft (3) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrebe (11) am Grundrahmen (1) federnd gelagert ist und/oder am Ende eine dem Turmschaft (3) angepasste Fläche mit einem elastischen aber druckfestem Belag zur Abstützung am Turmschaft (3) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein stationäres oder manuell handhabbares Drucksprühgerät zugeordnet ist, mit dem die Oberfläche des Turmschaftes (3) im durch die Greifarme (7) einzuspannenden Bereich vor der Anpressung zu Reinigen ist.