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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur der Ausrichtung des Mastes einer Windenergieanlage.
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Stand der Technik
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Übliche Windenergieanlagen (offshore oder onshore) weisen eine Gründung bzw. ein Fundament und einen Mast auf, auf oder an dem eine rotierende Vorrichtung angebracht ist, die einen Generator antreibt, der elektrische Energie erzeugt. Im Falle der bei weitem am häufigsten Horizontalachsenrotoren sind dies Rotoren (meistens mit drei Rotorblättern), die an Gondeln befestigt sind, die oben auf den Masten angebracht sind.
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Als Mast wird in dieser Anmeldung der gesamte (im wesentlichen) senkrechte, rohr- oder gittermastförmige Teil der Windenergieanlage bezeichnet.
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Vor allem offshore ist es aufgrund der erschwerten Arbeitsbedingungen nicht immer möglich, den Mast exakt in Sollausrichtung anzuordnen, wobei die Sollausrichtung in den meisten Fällen die senkrechte Ausrichtung ist.
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Extremereignisse (Sturm, Tsunami, Erdbeben) können zudem anfangs korrekt ausgerichtete Windenergieanlagen schief stellen und eine Richtungskorrektur des Mastes erfordern.
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Zur Richtungskorrektur des Mastes ist es z.B. bei offshore-Windenergieanlagen bekannt, im Falle von Flachgründungen diese an den erforderlichen Stellen zu unterpressen. Hierdurch sind aber im allgemeinen nur geringfügige Schiefstellungen zu korrigieren und Korrekturen sind auch nicht beliebig oft möglich. Da die Korrektur immer am Meeresgrund ohne Sicht erfolgt, ist dies auch noch verfahrensmäßig erschwert.
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Weiterhin ist es aus der
DE 10 2008 000 382 A2 bekannt, schon vor der Aufstellung der Windenergieanlagen in den Mast ein Richtungskorrekturelement einzufügen, das durch Verdrehung zu einer korrekten Mastausrichtung führt. Dieses Richtungskorrekturelement und andere seiner Art erfordern aber während des Korrekturvorganges eine Stabilisierung des Mastes durch einen externen Kran.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Mast von Windenergieanlagen, der noch nicht oder nicht mehr die gewünschte Ausrichtung hat, in seiner Richtung zu korrigieren, wobei diese Korrektur auch ohne Fixierung des Mastes durch einen externen Kran und, wenn gewünscht, auch unter laufendem Rotor möglich sein soll.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die Richtungskorrektur erfolgt durch erfindungsgemäße Mittel durch Einfügen oder Entnehmen eines Maststückes geeigneter Form in den Mast oder aus dem Mast, wodurch ein Knick oder eine Biegung erzeugt wird, die eine unterhalb des Knicks/ der Biegung vorhandene Fehlstellung korrigiert, wodurch im oberhalb derselben liegenden Bereich die korrekte Ausrichtung erreicht wird. (Insofern ist es günstig, wenn die Richtungskorrektur so weit unten wie möglich erfolgt. Arbeitstechnisch kann es aber günstiger sein, etwas höher zu korrigieren, z.B. oberhalb des Meeresspiegels.)
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Es ist auch möglich, den Mast oberhalb des Knicks/der Biegung „überzukorrigieren“, also etwas in Gegenrichtung zu neigen, so daß er zukünftige weitere Änderungen (z.B. durch einseitiges Absinken des Fundamentes) schon vorwegnimmt oder den Schwerpunkt des Gesamtmastes wieder über den Mastfuß bringt.
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Der Mast der Windenergieanlage wird vor der Richtungskorrektur in dem Bereich, in dem die Richtungskorrektur vorgenommen werden soll, mit Elementen Z und Elementen D versehen, die lokal eine zusammenziehende (Z) bzw. druckausübende (D) Kraft auf ihre Verbindungsstellen zum Mast ausüben, auch wenn der Mast selbst auf Höhe der Elemente Z bzw. D aufgetrennt wird.
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Die Elemente Z bzw. D sind über mindestens zwei Verbindungsstellen in Längsrichtung des Mastes am Mast befestigt. Die Befestigungsstelle (oder das Element selbst) ist so gelenkig ausgeführt, daß die gewünschte Neigungsänderung des Turmes möglich ist.
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Es werden erfindungsgemäß bevorzugt zwei unterschiedliche Elemente Z eingesetzt:
- 1.) Elemente ZG, die üblichen Gelenken oder Scharnieren entsprechen, oder auch einfach biegsam sind, wie z.B. Metall in Bandform.
- 2.) Elemente ZV, bei denen der Abstand zwischen den Verbindungsstellen zum Mast veränderbar, vor allem verlängerbar, ist.
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Jedes Element Z bzw. D weist dabei mindestens eine Verbindungsstelle zum Mast oberhalb des Auftrennungsbereiches und mindestens eine Verbindungsstelle zum Mast unterhalb des Auftrennungsbereiches auf.
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Die Elemente Z und D verhindern, daß der Mast nach dessen Auftrennung einfach umkippt, und zwar selbst dann, wenn seitlich wirkende Kräfte (Wind, Meereströmung, Wellen) auf ihn einwirken. Sie ermöglichen eine kontrolliert gesteuerte Neuausrichtung des Mastes oberhalb der Auftrennstelle ohne die Stabilität des Gesamtbauwerkes während der Ausrichtung zu gefährden.
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Bei einem Schwingen des Mastes im Wind werden z.B. wechselweise Druck und Zug an der Auftrennstelle wirken. Der Zug wird dabei nur teilweise durch das Gewicht des Mastes oberhalb der Auftrennstelle kompensiert, ab einer bestimmten Windstärke kann das Eigengewicht des Mastes den Zug gar nicht mehr ausgleichen und ohne Zugelemente Z würde das abgetrennte obere Maststück kippen.
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Idealerweise sind die angebrachten Elemente Z und D in der Lage, (mindestens) ungefähr die gleichen Kräfte der Streckung und Stauchung aufzunehmen, um die das Auftrennen des Mastes an der Auftrennstelle die Stabilität des Mastes dort verringert hat, denn dann ist während der Ausrichtung die Stabilität der Windenergieanlage auch bei plötzlichen Sturmböen nie gefährdet. Optional helfen bei dieser Stabilisierung auch noch Seitenführungselemente S, die ein mögliches Verdrillen des Mastes an der Auftrennstelle behindern.
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Es ist aber auch möglich, daß die Elemente Z und D nur deutlich geringere Kräfte aufnehmen können: Dann ist eine Richtungskorrektur aber nur bei guten Wetterbedingungen erlaubt!
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Weiterhin sind erfindungsgemäß die Elemente D in der Lage, so starke drückende Kräfte auszuüben, daß sie die zusammenziehenden Kräfte der Elemente ZV, einschließlich der Gewichtskraft des Mastes oberhalb der Auftrennstelle, überdrücken. Dies führt dazu, daß sich an dieser Stelle der Abstand zwischen den Verbindungsstellen der Elemente D und ZV oberhalb und unterhalb des Auftrennbereiches vergrößert: Der Mast wird an dieser Stelle verlängert. Wenn diese Verlängerung nur auf einer Seite des Mastes erfolgt, so führt dies zu einer gewünschten Richtungsänderung/-korrektur des Mastes.
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Wichtig dabei ist, daß beim Überdrücken der Elemente ZV durch die Elemente D die Elemente ZV nicht zerstört werden, sondern weiterhin eine so große zusammenziehende Kraft FZ ausüben, daß die Stabilität der Windenergieanlage nicht gefährdet ist! Dies kann z.B. durch federartig reagierende Zugelemente ZV realisiert werden, oder durch eine hydraulische Ausgestaltung.
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Bei dieser hydraulischen Ausgestaltung von Zugelementen ZV wird die Zugkraft, die die Elemente ZV über ihre Verbindungsstellen auf die beiden Maststücke oberhalb und unterhalb der Auftrennstelle ausüben, ebenfalls durch Druckzylinder aufgebracht. Hierzu sitzen diese Druckzylinder ZV an Fortsätzen an den Maststücken. Die Befestigungsstelle des Druckzylinders ZV am Fortsatz, der über die Kante des anderen Maststückes hinausreicht, liegt dabei oberhalb der anderen Befestigungsstelle des Druckzylinders ZV am anderen Maststück oder einem weiteren Fortsatz am anderen Maststück, wobei der Druckzylinder ZV ungefähr parallel zum Mast verläuft. Eine Druckkraft zwischen den Befestigungsstellen des Druckzylinders ZV übt somit eine Zugkraft zwischen den Maststücken aus: Drücken die Druckzylinder ZV ihre Befestigungspunkte antiparallel auseinander, so bewegen sich die Maststücke an dieser Stelle aufeinander zu. Auf diese Weise kann die Zugkraft FZ genau gesteuert werden und die Druckzylinder D schieben mit ihrer Druckkraft FD die Druckzylinder ZV kontrolliert gesteuert zusammen, während sich die Maststücke an dieser Stelle der Auftrennstelle auseinanderbewegen, ohne das die Gefahr der Kippung des Mastes vorhanden ist.
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Die Elemente ZV und D können unterschiedliche Elemente sein, oder es kann sich auch um Elemente handeln, in denen beide Funktionen vereinigt sind. Den letzten Fall stellen z.B. Schrauben in einem Gewinde dar, die sowohl Zug aufnehmen, als auch beim Verdrehen Druck ausüben können.
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Am einfachsten ist die Erfindung an Gittermasten realisierbar. Bevor der Gittermast an der gewünschten Stelle, an der die Richtungskorrektur erfolgen soll, aufgetrennt wird, werden dort, die Auftrennstelle überbrückend, Zugelemente Z angebracht. Auf der Seite des Mastes, an dem die Auftrennstelle aufgeweitet werden soll, sind diese Zugelemente ohne Beschädigung derselben verlängerbar ausgeführt (ZV). Außerdem werden an der Stelle, die aufgeweitet werden soll, ebenfalls die Auftrennstelle überbrückend, Druckelemente D angebracht, die die dort angeordneten Zugelemente ZV überdrücken können. An den Stellen des Gittermastes, die nicht verlängert werden sollen, sondern nur einen Knick oder eine Biegung erhalten sollen, werden zeitweise oder dauerhaft Gelenke oder Biegeelemente (z.B. Bandmetall) ZG eingefügt.
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Nachdem durch Überdrücken der Zugelemente ZV durch die Druckelemente D an der Stelle, an der der aufgetrennte Mast aufgeweitet werden soll, der Mast oberhalb der Auftrennstelle eine Richtungskorrektur erhalten hat, werden in den nach der Aufweitung entstandenen Zwischenraum neue statisch tragende Gittermastteile eingepaßt und befestigt, und die Zugelemente ZV und Druckelemente D können danach entfernt werden. Auch die Gelenke/Biegeelemente ZG können danach durch passende Formteile ohne Gelenkbeweglichkeit ersetzt werden, falls dies gewünscht ist. (Die Gelenke/Biegeelemente ZG können dann bei einer Richtungskorrektur einer anderen Anlage erneut verwendet werden.) Hierzu werden die Formteile vorzugsweise angebracht, bevor die Gelenke ersetzt werden, um die Gesamtstabilität während des Austauschvorganges nicht zu verringern.
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Die Richtungskorrektur des Mastes kann in einem oder in zwei Schritten erfolgen:
- – Im ersten Fall wird der Mast vor dem Auftrennen an nur einer Stelle mit einem Kugelgelenk verbunden, um das der Turm in jede Himmelsrichtung geneigt werden kann, wenn die Auftrennstelle auf der entgegengesetzten Seite des Gelenkes aufgeweitet wird.
- – Im zweiten Fall wird die Endrichtung des Mastes durch zwei (oder mehr) additive Neigungsvorgänge in unterschiedlicher Richtung herbeigeführt. Zuerst wird eine Neigung des Turmes in eine durch den Mastquerschnitt begünstigte Himmelsrichtung um Gelenke/Biegeelemente ZG herum bewerkstelligt, dies kann auch um einfache Scharniergelenke herum erfolgen.
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Dann wird dieser bereits in die eine Richtung geneigte Mast in einem zweiten Schritt nach dem Entfernen der ersten Elemente ZG um erneut andernorts angebrachte Gelenke/Biegeelemente ZG in eine andere durch den Mastquerschnitt begünstigte Himmelsrichtung geneigt. Bei Türmen mit quadratischem Querschnitt ist das die Himmelsrichtung senkrecht zur Himmelsrichtung der ersten Kippung. Auf diese Weise läßt sich außer dem gewünschten Vertikalwinkel additiv auch jeder gewünschte Horizontalwinkel (Azimut) erzeugen.
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Bei rohrförmigen Masten ist es wegen des himmelsrichtungsunabhängigen kreisförmigen Querschnitts in den meisten Fällen günstig und möglich, mit nur einer Richtungskorrektur auszukommen. Hierzu wird an der Stelle des Mastes, in die die Neigung erfolgen soll, ein stabiles Gelenk (Scharnier) oder Biegeelement ZG angebracht und außerdem an mehreren Stellen des restlichen Umfangs die längenveränderlichen Zug- und Druckelemente ZV und D. Außerdem empfehlen sich Seitenführungselemente S, die seitliche Kräfte auf den Mast ausüben können, falls dieser durch unvorhergesehene äußere Belastungen (Wind/Wellen) um die Befestigungsstelle des Elementes ZG eine horizontale Torsion ausführen möchte. Die Seitenführungselemente S können z.B. nur an einem Maststück angebrachte einfache Doppel-T-Träger sein, die Anschläge für das andere Maststück darstellen. Sie befinden sich, im Querschnitt durch den Mast betrachtet, vorzugsweise ungefähr in 3-Uhr- und 9-Uhr-Stellung, wenn das Element ZG in 12-Uhr-Stellung sitzt.
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Anstatt das obere Maststück nach der Auftrennung einseitig anzuheben und ein oder mehrere Korrekturstücke zwischen unterem Maststück und oberem Maststück einzufügen, ist es auch erfindungsgemäß möglich, nach der Anbringung der maststabilisierend wirkenden Elemente Z und D den Mast dergestalt aufzutrennen, daß ein Stück herausgenommen wird. Die Richtungskorrektur findet dann durch einseitiges Absenken des oberen Maststückes in die entstandene Lücke hinein statt. Der Gesamtmast wird dabei etwas (aber nur geringfügig) niedriger. Das Vorgehen ist im folgenden beschrieben:
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Der Mast der Windenergieanlage wird vor der Richtungskorrektur in dem Bereich, in dem die Richtungskorrektur vorgenommen werden soll, mit Elementen Z und Elementen D versehen, die lokal eine zusammenziehende (Z) bzw. druckausübende (D) Kraft über ihre Verbindungsstellen auf den Mast ausüben, auch wenn der Mast zwischen diesen Elementen Z bzw. D aufgetrennt und ein Teil des Mastes herausgenommen/-geschnitten wird.
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Die Elemente Z bzw. D sind über mindestens zwei Verbindungsstellen in Längsrichtung des Mastes am Mast befestigt (oberhalb und unterhalb des Bereiches, der herausgenommen/-geschnitten wird). Diese Befestigungsstellen (oder die Elemente selbst) sind so gelenkig ausgeführt, daß die gewünschte Neigungsänderung des Turmes möglich ist.
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Es werden erfindungsgemäß bevorzugt zwei unterschiedliche Elemente Z eingesetzt:
- 1.) Elemente ZG, die üblichen Gelenken oder Scharnieren entsprechen, oder auch einfach biegsam sind, wie z.B. Metall in Bandform.
- 2.) Elemente ZV, bei denen der Abstand zwischen den Verbindungsstellen zum Mast veränderbar, vor allem verkürzbar, ist.
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Jedes Element Z bzw. D weist dabei mindestens eine Verbindungsstelle zum Mast oberhalb des Auftrennungsbereiches und mindestens eine Verbindungsstelle zum Mast unterhalb des Auftrennungsbereiches auf.
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Die Elemente Z und D verhindern, daß der Mast nach dessen Auftrennung einfach umkippt, und zwar selbst dann, wenn seitlich wirkende Kräfte (Wind, Meereströmung, Wellen) auf ihn einwirken. Sie ermöglichen eine kontrolliert gesteuerte Neuausrichtung des Mastes oberhalb der Auftrennstelle ohne die Stabilität des Gesamtbauwerkes während der Ausrichtung zu gefährden.
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Bei einem Schwingen des Mastes im Wind werden z.B. wechselweise Druck und Zug an der Auftrennstelle wirken. Der Zug wird dabei nur teilweise durch das Gewicht des Mastes oberhalb der Auftrennstelle kompensiert, ab einer bestimmten Windstärke kann das Eigengewicht des Mastes den Zug gar nicht mehr ausgleichen und ohne Zugelemente Z würde das abgetrennte obere Maststück kippen.
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Idealerweise sind die angebrachten Elemente Z und D in der Lage, (mindestens) ungefähr die gleichen Kräfte der Streckung und Stauchung aufzunehmen, um die das Auftrennen des Mastes an der Auftrennstelle die Stabilität des Mastes dort verringert hat, denn dann ist während der Ausrichtung die Stabilität der Windenergieanlage auch bei plötzlichen Sturmböen nie gefährdet. Optional helfen bei dieser Stabilisierung auch noch Seitenführungselemente S, die (wie schon zuvor für die Ausführungsvariante mittels Anhebens beschrieben) ein mögliches Verdrillen an der Auftrennungsstelle verhindern.
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Es ist aber auch möglich, daß die Elemente Z und D nur deutlich geringere Kräfte aufnehmen können: Dann ist eine Richtungskorrektur aber nur bei guten Wetterbedingungen erlaubt!
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Weiterhin sind erfindungsgemäß die Elemente Zv in der Lage, so starke Zugkräfte auszuüben, daß sie die drückenden Kräfte der Elemente D zusammen mit der Gewichtskraft des Mastes oberhalb der Auftrennstelle überwinden. Dies führt dazu, daß sich an dieser Stelle der Abstand zwischen den Verbindungsstellen der Elemente D und ZV oberhalb und unterhalb des Auftrennbereiches verringert: Der Mast wird an dieser Stelle verkürzt. Wenn diese Verkürzung nur auf einer Seite des Mastes erfolgt, so führt dies zu einer gewünschten Richtungsänderung/-korrektur des Mastes.
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Wichtig dabei ist, daß beim Überwinden des Drucks der Elemente D durch die Elemente ZV die Elemente D nicht zerstört werden, sondern weiterhin eine so große Druckkraft D ausüben, daß die Stabilität der Windenergieanlage nicht gefährdet ist! Dies kann z.B. durch federartig reagierende Druckelemente D realisiert werden, oder vorzugsweise durch eine hydraulische Ausgestaltung.
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Bei einer hydraulischen Ausgestaltung von Zugelementen ZV wird die Zugkraft, die die Elemente ZV über ihre Verbindungsstellen auf die beiden Maststücke oberhalb und unterhalb der Auftrennstelle ausüben, ebenfalls durch Druckzylinder aufgebracht. Hierzu sitzen diese Druckzylinder ZV an Fortsätzen an den Maststücken. Die Befestigungsstelle des Druckzylinders ZV am Fortsatz liegt dabei oberhalb der anderen Befestigungsstelle des Druckzylinders ZV am anderen Maststück oder einem weiteren Fortsatz am anderen Maststück, wobei der Druckzylinder ZV ungefähr parallel zum Mast verläuft. Eine Druckkraft zwischen den Befestigungsstellen des Druckzylinders ZV übt somit eine Zugkraft zwischen den Maststücken aus: Drücken die Druckzylinder ZV ihre Befestigungspunkte antiparallel auseinander, so bewegen sich die Maststücke aufeinander zu.
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Auf diese Weise kann die Zugkraft Z genau gesteuert werden und die Druckzylinder D schieben sich durch die Druckkraft der Druckzylinder ZV kontrolliert gesteuert zusammen, wodurch sich die Maststücke an dieser Stelle der Auftrennstelle aufeinanderzu bewegen, ohne das die Gefahr der Kippung des Mastes vorhanden ist.
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Die Elemente ZV und D können unterschiedliche Elemente sein, oder es kann sich auch um Elemente handeln, in denen beide Funktionen vereinigt sind. Den letzten Fall stellen z.B. Schrauben in einem Gewinde dar, die sowohl Zug aufnehmen, als auch beim Verdrehen Druck oder Zug ausüben können.
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Am einfachsten ist die Erfindung an Gittermasten realisierbar. Bevor der Gittermast an der gewünschten Stelle aufgetrennt wird, werden dort, den herauszuschneidenden Bereich überbrückend, Druckelemente D angebracht. Auf der Seite des Mastes, an dem der herausgeschnittene Bereich verengt werden soll, sind diese Druckelemente ohne Beschädigung derselben verkürzbar ausgeführt. Außerdem werden an der Stelle der Auftrennstelle, die verengt werden soll, ebenfalls die Auftrennstelle überbrückend, Zugelemente ZV angebracht, die die dort angeordneten Druckelemente D überdrücken (bzw. über“ziehen“) können. An den Stellen des Gittermastes, die nicht verkürzt werden sollen, sondern nur einen Knick oder eine Biegung erhalten sollen, werden zeitweise oder dauerhaft Gelenke oder Biegeelemente (z.B. Bandmetall) ZG eingefügt.
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Nachdem durch Überdrücken (bzw. Überziehen) der Druckelemente D durch die Zugelemente ZV an der Stelle, an der der Auftrennbereich verengt werden soll, der Mast oberhalb des Auftrennbereiches eine Richtungskorrektur erhalten hat, werden in den nach der Verengung entstandenen kleineren Zwischenraum neue statisch tragende Gittermastteile eingepaßt und befestigt, und die Zugelemente ZV und Druckelemente D können danach entfernt werden. (Falls der Auftrennbereich genau so groß geschnitten wurde, wie die Korrektur es erfordert, sind nur Verbindungsmittel zwischen dem abgesenkten oberen und dem unteren Maststück nötig und keine Zwischenstücke.) Auch die Gelenke/Biegeelemente ZG können danach durch passende Formteile ohne Gelenkbeweglichkeit ersetzt werden, falls dies gewünscht ist. (Die Gelenke/Biegeelemente ZG können dann bei einer Richtungskorrektur einer anderen Anlage erneut verwendet werden.) Hierzu werden die Formteile vorzugsweise angebracht, bevor die Gelenke ersetzt werden, um die Gesamtstabilität während des Austauschvorganges nicht zu verringern.
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Die Richtungskorrektur des Mastes kann in einem oder in zwei Schritten erfolgen:
- – Im ersten Fall wird der Mast vor dem Auftrennen an nur einer Stelle mit einem Kugelgelenk verbunden, um das der Turm in jede Himmelsrichtung geneigt werden kann, wenn der Auftrennbereich verengt wird.
- – Im zweiten Fall wird die Endrichtung des Mastes durch zwei (oder mehr) additive Neigungsvorgänge in unterschiedlicher Richtung herbeigeführt. Zuerst wird eine Neigung des Turmes in eine durch den Mastquerschnitt begünstigte Himmelsrichtung um Gelenke/Biegeelemente ZG herum bewerkstelligt, dies kann auch um einfache Scharniergelenke herum erfolgen.
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Dann wird dieser bereits in die eine Richtung geneigte Mast in einem zweiten Schritt nach dem Entfernen der ersten Elemente ZG um erneut andernorts angebrachte Gelenke/Biegeelemente ZG in eine andere durch den Mastquerschnitt begünstigte Himmelsrichtung geneigt. Bei Türmen mit quadratischem Querschnitt ist das die Himmelsrichtung senkrecht zur Himmelsrichtung der ersten Kippung. Auf diese Weise läßt sich außer dem gewünschten Vertikalwinkel additiv auch jeder gewünschte Horizontalwinkel (Azimut) erzeugen.
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Bei rohrförmigen Masten ist es wegen des himmelsrichtungsunabhängigen kreisförmigen Querschnitts in den meisten Fällen günstig und möglich, mit nur einer Richtungskorrektur auszukommen. Hierzu wird auf der gegenüberliegenden Seite des Mastes zu der Richtung, in die die Neigung erfolgen soll, ein stabiles Gelenk (Scharnier) oder Biegeelement ZG angebracht und außerdem an mehreren Stellen des restlichen Umfangs die längenveränderlichen Zug- und Druckelemente ZV und D. Außerdem empfehlen sich Seitenführungselemente S, die (wie schon weiter oben beschrieben) seitliche Kräfte auf den Mast ausüben können, falls dieser durch unvorhergesehene äußere Belastungen (Wind/Wellen) um die Befestigungsstelle des Elementes ZG eine horizontale Torsion ausführen möchte. Die Seitenführungselemente S können z.B. nur an einem Maststück angebrachte einfache Doppel-T-Träger sein, die Anschläge für das andere Maststück darstellen. Sie befinden sich, im Querschnitt durch den Mast betrachtet, vorzugsweise ungefähr in 3-Uhr- und 9-Uhr-Stellung, wenn das Element ZG in 12-Uhr-Stellung sitzt.
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Anstatt die Richtungskorrektur durch Anbringen einzelner Elemente Z und D zu bewerkstelligen, ist es auch möglich, um den Mast in dem Bereich, an dem er aufgetrennt werden soll, eine „Manschette“/einen Kragen herumzulegen und am Mast lösbar zu befestigen. Dieser Kragen besteht aus zwei Teilen, die durch Elemente Z und D verbunden sind und dadurch gegeneinander verstellt werden können, so daß der Mast, nachdem er aufgetrennt worden ist, durch Verstellen der beiden Kragenteile zueinander in seiner Richtung korrigiert werden kann! Nach erfolgter Korrektur und Einbau neuer Verbindungsteile in den Mast, kann der Kragen wieder entfernt und für Richtungskorrekturen an anderen Windenergieanlagen verwendet werden.
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Kurzfassungen des Verfahrens zur Richtungskorrektur von Windenergieanlagen:
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Aufweitungsvariante:
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- – Es wird eine geeignete Auftrennstelle des fehlstehenden Mastes (1) ausgesucht,
- – auf einer Seite des Mastes (1), um die eine Schwenkung erfolgen soll, werden ein oder mehrere gelenkige oder biegbare Elemente ZG (2) so angebracht werden, daß sie die vorgesehene Auftrennstelle überbrücken und die Stabilität des Mastes nach der Auftrennung des Mastes (1) erhalten,
- – an mindestens einer anderen Stelle des Mastes (1) beidseits (oberhalb und unterhalb) der vorgesehenen Auftrennstelle und diese überbrückend werden Druckelemente D (3) und Zugelemente Z (3) angebracht,
- – der Mast (1) wird in einem folgenden Schritt an der vorgesehenen Auftrennstelle aufgetrennt,
- – in einem folgenden Schritt überdrücken die Druckelemente D (3) die Zugelemente Z (3) auf einer Seite des Mastes (1), so daß es zu einer Aufweitung der Auftrennstelle an derjenigen Seite des Mastes (1) kommt, die den gegenhaltenden Elementen ZG (2) gegenüber liegt, was zu einer Richtungskorrektur des Mastoberteiles (1o) führt,
- – danach wird neues Material (4, 5, 6) in die aufgeweitete Auftrennstelle eingefügt, so daß das in der Richtung korrigierte Mastoberteil (1o) in dieser Stellung befestigt wird,
- – dann werden die für den Richtungskorrekturvorgang angebrachten Elemente ZG (2), D (3) und Z (3) entfernt oder verbleiben auch für spätere Verwendung am Mast.
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Oder:
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Verengungsvariante:
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- – Es wird eine geeignete Auftrennstelle des fehlstehenden Mastes (1) ausgesucht,
- – auf einer Seite des Mastes (1), um die eine Schwenkung erfolgen soll, werden ein oder mehrere gelenkige oder biegbare Elemente ZG (2) so angebracht werden, daß sie die vorgesehene Auftrennstelle überbrücken und die Stabilität des Mastes nach der Auftrennung des Mastes (1) erhalten,
- – an mindestens einer anderen Stelle des Mastes (1) beidseits (oberhalb und unterhalb) der vorgesehenen Auftrennstelle und diese überbrückend werden Druckelemente D (3) und Zugelemente Z (3) angebracht,
- – der Mast (1) wird in einem folgenden Schritt an der vorgesehenen Auftrennstelle aufgetrennt und dabei an den Stellen des Mastes (1), in die das Mastoberteil (1o) geneigt werden soll, Material der Mastes (1) entnommen, so daß dort eine Lücke klafft,
- – in einem folgenden Schritt überziehen die Zugelemente Z (3) die Druckelemente D (3) auf einer Seite des Mastes (1), so daß es zu einer Verengung der Auftrennstelle an derjenigen Seite des Mastes (1) kommt, die den gegenhaltenden Elementen ZG (2) gegenüber liegt, was zu einer Richtungskorrektur des Mastoberteiles (1o) führt,
- – danach wird neues Material (4, 5, 6) an der verengten Auftrennstelle angefügt/eingefügt wird, so daß das in der Richtung korrigierte Mastoberteil (1o) in dieser Stellung befestigt wird
- – dann werden die für den Richtungskorrekturvorgang angebrachten Elemente ZG (2), D (3) und Z (3) entfernt oder verbleiben auch für spätere Verwendung am Mast.
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Die Figuren zeigen vereinfacht und exemplarisch eine der beschriebenen Ausführungen der Erfindung an einem einfachen schräg stehenden Gittermast mit quadratischem Querschnitt, der in seinem oberen Bereich durch Anheben einer Seite richtungskorrigiert werden soll. Im dargestellten Fall wird nicht an der untersten möglichen Stelle richtungskorrigiert, sondern in einem höher gelegenen Bereich (z.B. oberhalb des Meeresspiegels).
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1 zeigt einen nur als Strichzeichnung dargestellten Bereich des schiefen Gittermastes 1.
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2 zeigt den selben Mast 1 nach dem Anbringen von Elementen Z und D 2, 3. Dabei werden auf der Seite, an der keine Verlängerung des Mastes 1 erfolgt, an der Außenseite der Eckholme Scharniere ZG 2 angebracht und auf der anderen Seite des Gittermastes 1 an der Innenseite der Eckholme Elemente ZV und D 3, die hier als kombiniertes Element dargestellt sind. Man kann sich aber auch vorstellen, daß vorne ein Druckzylinder D angebracht ist und dahinter, versteckt, ein Zugelement ZV, das durch den Druckzylinder D später überdrückt wird.
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3 zeigt den Mast 1 von 2, nachdem die Eckholme durchtrennt und anschließend der Druckzylinder D 3 gegen den Widerstand des Zugelementes ZV 3 so weit ausgefahren wurde, daß das obere Maststück 1o seine Sollrichtung erhalten hat.
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4 zeigt den Mast 1, nachdem die Gelenke ZG 2 durch ein entsprechend geformtes Formteil 4 ersetzt wurden und in die Aufweitung des aufgetrennten Mastes zwischen oberem 1o und unterem Maststück 1u als Ersatz für die Elemente D und ZV 3 Verbindungselemente 5 eingesetzt wurden. In diesem Beispiel wurden nicht nur die ungefähr vertikalen Holmverlängerungselemente 5 eingesetzt, sondern zur besseren Stabilisierung auch noch ungefähr horizontale Querelemente 6. Diese sind aber nur bei großen Mastaufweitungen wirklich nötig.
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Der Austausch der Elemente ZG 2, D und ZV 3 erfolgte (das ist die bevorzugte Vorgehensweise, da dadurch die Gesamtstruktur am stabilsten bleibt) erst nach dem Anbringen der Formteile 4 bzw. Verbindungselemente 5, 6.
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5 zeigt das Beispiel einer Richtungskorrektur in zwei Schritten.
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Der Gittermast 1 (in diesem Beispiel wieder mit quadratischem Querschnitt) sei hier in 12-Uhr-Richtung geneigt (nordwärts) und soll wieder vertikal gerichtet werden. Der Grundriß hat hingegen eine hierzu um 45° schräge Ausrichtung (1 Uhr 30, bzw. 4 Uhr 30, bzw. nordost, südost).
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5a zeigt den ersten Schritt, bei dem das obere Gittermastteil 1o um angebrachte Elemente ZG 2 in Richtung 4 Uhr 30 (Südost) geneigt wird und anschließend Verbindungsteile 5 in den aufgeweiteten Auftrennbereich eingefügt werden. (Die Elemente D und ZV 3 wurden hier nicht gezeichnet, weil es hier nur um das Prinzip der vektoriellen Addition der Richtungen des Mastoberteiles 1o geht.)
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5b zeigt den zweiten Schritt, bei dem das obere Gittermastteil 1o um neu angebrachte Gelenke ZG 2 in 7-Uhr-30-Richtung (Südwest) geneigt wird, bis es senkrecht steht. In den neuen aufgeweiteten Auftrennbereich werden neue Verbindungselemente 5 eingefügt.
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5c zeigt die vektorielle Addition der zwei Neigungen zur senkrechten Endstellung des Mastoberteils 1o.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gittermast
- 1u
- Unteres Mastteil
- 1o
- Oberes Mastteil
- 2
- Element ZG (hier Scharnier)
- 3
- Elemente D und ZV (hier als kombiniertes Element dargestellt, bzw. als Element D, das ein Element ZV verdeckt)
- 4
- Formteil
- 5
- Verbindungselement zur Holmverlängerung
- 6
- Querversteifung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008000382 A2 [0007]
