DE102016113227B3

DE102016113227B3 - Arbeitsvorrichtung, insbesondere zur Verwendung bei der Demontage eines Betonturmes

Info

Publication number: DE102016113227B3
Application number: DE102016113227.6A
Authority: DE
Inventors: Felix Karl Hartinger; Burkhardt Hartinger
Original assignee: Karl Hartinger Kranbetrieb & Co KG GmbH; Karl Hartinger Kranbetrieb & Cokg GmbH
Current assignee: Karl Hartinger Kranbetrieb & Co KG GmbH; Karl Hartinger Kranbetrieb & Cokg GmbH
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-07-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsvorrichtung (100) zum Durchführen von Arbeiten an Türmen, insbesondere Betontürmen (1) von Windenergieanlagen, mit einem Grundgestell (105), das mindestens drei Auflagerarme (110) umfasst, die sich von einem Zentralkörper (130) radial auswärts erstrecken und zur Befestigung auf einer Oberseite des Turms (1) ausgebildet sind. An dem Grundgestell (105) ist ein um eine senkrechte Achse drehbar angeordneter Auslegerarm (140) vorhanden. Eine Arbeitskabine (150) ist an dem Auslegerarm (150) über eine Seilaufhängung (160) gegenüber dem Auslegerarm (150) in der Höhe verstellbar.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsvorrichtung zum Durchführen von Arbeiten an einem Turm, insbesondere einem Betonturm einer Windenergieanlage. Eine solche Arbeitsvorrichtung ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens zum Demontieren eines Betonturmes ausgebildet. Insbesondere ist hiermit ein Betonsegmentturm einer Windenergieanlage demontierbar, der aus aufeinandergesetzten und mittels Stahlseilen verspannten Betonsegmenten besteht.
Hintergrund
Baukörper wie zum Beispiel Industrieanlagen, Kühltürme, Schornsteine müssen oftmals nach der geplanten betrieblichen Nutzungszeit rückgebaut bzw. abgerissen werden. Windenergieanlagen haben oftmals eine geplante Einsatzzeit von rund zwanzig Jahren. Nach Ablauf dieser Zeit muss die Anlage abgebaut, entsorgt und das Grundstück in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden.
Bei Kühltürmen und Schornsteinen und dergleichen kann ein Sprengsatz an einer geeigneten Stelle des Baukörpers angebracht werden und durch Zündung des Sprengsatzes der Baukörper dann in sich zusammenfallen bzw. umfallen. Dies ist jedoch mit nicht unerheblichen Gefahren für die Umwelt und insbesondere Personen in näherem Umkreis verbunden.
Als Alternative zur Demontage bzw. zum Abbrechen von Schornsteinen, Kühltürmen oder dergleichen sind weitere Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
So ist der DE 102 25 183 A1 ein Abbruchgerät zu entnehmen, das eine auf der Krone einer abzubrechenden Wandung aufsetzbare und längs der Wandung bewegbare Transportvorrichtung umfasst. Abstützmittel sind seitlich mit der Wandung in Eingriff bringbar. Ein Abbruchwerkzeug ist Teil des Abbruchgeräts und dient zum stückweisen Abbrechen der Wandung. Insbesondere soll bei diesem bekannten Abbruchgerät zum Abtragen von Schornsteinen, Kühltürmen oder dgl. das Abbruchgerät spiralförmig die Wandung hinabbewegt werden.
Eine der DE 102 25 183 A1 ähnliche Vorrichtung zum Abbruch von Bauwerken ist aus der DE 203 04 654 U1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung zum Abbruch von Bauwerken wie Schornsteinen, Kühltürmen, Fackeltürmen oder dgl. ist ein Gestellrahmen vorhanden, der an oder auf dem Rand des Bauwerks anbringbar ist und der Abbruchwerkzeuge trägt.
Bei der aus der DE 20 2008 004 374 U1 bekannten Vorrichtung zum Abbrechen von Bauwerken ist ein Gestell vorhanden, das auf der Oberkante des Bauwerks aufsetzbar ist. Auf dem Gestell ist eine Plattform ausgebildet, auf der ein Bagger mit Abbruchwerkzeug platzierbar ist. Das Gestell ist an unterschiedliche Durchmesser bzw. Abmessungen des Bauwerks anpassbar. Wiederum soll auch hier durch spiralförmiges Abbrechen das Bauwerk zerkleinert werden.
Eine der Vorrichtung der DE 20 2008 004 374 U1 ähnliche Arbeitskabine ist aus der DE 38 39 677 C2 oder der DE 38 39 677 A1 bekannt. Auch hier umfasst die Arbeitskabine eine Standfläche für einen Bagger mit einem Abbruchwerkzeug.
Ein Arbeitsgerät zum Abbruch oder Aufbau von Mauern ist zudem aus der DE 92 06 391 U1 ersichtlich. Dieses bekannte Gerät umfasst einen motorisch angetriebenen Unterwagen und einen darauf schwenkbar angeordneten Oberwagen mit einem auswechselbare Werkzeuge tragenden Ausleger. Der Unterwagen besitzt ein zur Bewegung auf der Mauerkrone geeignetes Fahrwerk wie z. B. einen Raupenzug sowie eine Sicherungseinrichtung mit zwei die Mauer überfassenden, an beiden Mauerseiten unterhalb des Fahrwerks anlegbaren Klemmarmen. Der eine Klemmarm ist quer zur Fahrtrichtung des Unterwagens verstellbar und der andere gegenüberliegende Klemmarm ist um eine zur Fahrtrichtung des Unterwagens parallele Achse schwenkbar.
Auch die Druckschrift CH 670 248 A5 zeigt eine Vorrichtung mit einer Arbeitskabine zum Arbeiten an Konstruktionen mit gekrümmter oder ebener Oberfläche, z. B. an Kühltürmen oder Staumauern. Als tragendes Grundgestell auf der Oberseite eines Kühlturmes ist eine aus zwei Brücken bestehende und damit vier radiale Auflagerarme umfassende Aluminium-Leichtkonstruktion vorhanden. Auf deren Unterseite ist als Zentralkörper ein mit einem Antrieb ausgerüsteter Drehkranz angeordnet, an dem ein Träger als um eine senkrechte Achse drehbarer Arm untergehängt ist. Auf einer Schiene dieses Trägers hängt eine radial verfahrbare Laufkatze, welche ihrerseits ein Tragseil für eine Arbeitskabine aufnimmt. Die Arbeitskabine ist über ein Führungsseil zwischen dem drehbaren Träger ganz oben an einer Kühlturmwand und einem Spannelement am Fuß der Wand eingespannt. Das Spannelement ist in horizontaler Richtung über die ganze Arbeitsfläche verfahrbar. Durch vertikales Verfahren der Kabine und Drehen der ganzen Führungsseilhalterung kann jeder Punkt der zu bearbeitenden Fläche erreicht werden.
Allen zuvor genannten Verfahren und Vorrichtungen ist gemein, dass dabei der Beton in Bruchstücken abgetragen wird. Folglich ist der Zeitaufwand äußert hoch. Derartige Verfahren und Vorrichtungen eignen sich für die Demontage von Betonsegmenttürmen von Windenergieanlagen eher nicht.
Die JP 2010-121 394 A offenbart eine auf einen Betonturm zu dessen Demontieren aufsetzbare Gondel, die mittels eines Krans auf den Betonturm aufgesetzt wird. Ferner ist offenbart, dass die Gondel zusammen mit einem abgetrennten Betonturmsegment mit Hilfe des Krans auf den Boden abgesetzt wird. In Bezug auf das Trennen von einzelnen Betonturmsegmenten sind Wand- und Seilsägen genannt. Entsprechend ist ein Kernpunkt dieser Offenbarung das Sammeln von Wasser, das beim Einsatz von Wand- und Seilsägen notwendig ist.
Die Demontage einer Windenergieanlage erfordert geschultes Fachpersonal mit ausreichender Erfahrung. Fehler bei der Demontage können zu lebensgefährlichen Situationen führen oder erhebliche Sachschäden mit sich bringen. Gerade der Abbau eines Betonturmes stellt die Windenergieanlagenbetreiber vor nicht unerhebliche Probleme und verursacht erhebliche Kosten.
Heutzutage wird eine Windkraftanlage unter Zuhilfenahme eines Krans abschnittsweise demontiert und abtransportiert. Zuerst werden die Blätter von der Nabe abgetrennt, anschließend werden die Nabe und die Gondel demontiert. Der oberste, meist aus Stahl bestehende Turmbereich wird dann abgeschraubt. Die Schaltanlage und die Übergabestation sowie weitere Einrichtungen werden sodann ausgegraben und entfernt.
Nachdem die Stahlsektionen entfernt sind, muss der Betonturm, der aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist, stück- oder, falls möglich, segmentweise abgetragen werden. Oftmals werden Betontürme aus einzelnen Betonturm- bzw. ein oder mehrteiligen Ringsegmenten hergestellt, bei denen die einzelnen ringförmigen Betonturmsegmente verklebt oder verpagelt werden.
Zusätzlich werden die einzelnen Turmsegmente in senkrechter Richtung mit Stahlseilen, auch Spannglieder genannt, verspannt. Die Stahlseile bestehen aus einzelnen Spannlitzen, die als Gruppe in einem Spannglied zusammengefasst sind. Ein Spannglied erstreckt sich innerhalb eines Betonturmsegments in vertikaler Richtung. Zu diesem Zweck werden innerhalb der Betonarmierung der Betonturmsegmente Rohre mit vergossen, in denen die Spannglieder entlanglaufen.
Da die Rohre mit den Spanngliedern bei diesem Aufbau noch einmal vergossen werden, ist bisher zur Demontage derartiger Betontürme der Einsatz von Seil- oder Blattsägen notwendig. Der Aufwand zum Trennen der verschiedenen Segmente und zum Abheben derselben ist aufgrund dieser Arbeitsumstände groß. Zudem ist der Verschleiß an Sägeblättern und Seilsägen erheblich. Entsprechend sind auch die Kosten für die Demontage hoch.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein wirtschaftliches Demontieren eines Betonturmes und insbesondere eines Betonsegmentturmes mit in den Betonturmsegmenten eingegossenen Spanngliedern ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Das zuvor genannte technische Problem wird durch eine Arbeitsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Diese umfasst demnach ein Grundgestell, das mindestens drei Auflagerarme aufweist, die sich von einem Zentralkörper radial auswärts erstrecken und zur Befestigung auf einer Oberseite des Turms ausgebildet sind. An dem Grundgestell befindet sich ein um eine senkrechte Achse drehbar angeordneter Auslegerarm, an dem eine Arbeitskabine gegenüber dem Auslegerarm in der Höhe verstellbar angebracht ist. Ferner ist eine Vorratstrommel zur Aufnahme und kontinuierlichen Zuführung einer Sauerstoffkernlanze vorhanden.
Bei einer bespielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung ist ferner eine Zentralaufhängung vorhanden, die dazu ausgebildet ist, die gesamte Arbeitsvorrichtung an einem Seil eines Krans anzubringen, um die Arbeitsvorrichtung auf den Turm zu transportieren oder von diesem herunter zu hieven. Vorzugsweise ist die Zentralaufhängung Teil des Zentralkörpers.
Bei einer weiteren bespielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung sind die Auflagerarme an dem Zentralkörper gelenkig angebracht und jeder Auflagerarm ist vorzugsweise mittels eines Aktuators in seiner Neigung verstellbar.
Um eine noch bessere Anpassung an unterschiedliche Durchmesser von Betonturmsegmenten vornehmen zu können, sind bei einer bespielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung die Auflagerarme in ihrer Länge verstellbar. Die Längenverstellbarkeit kann separat oder zusätzlich zur Neigungsverstellung vorgesehen sein.
Vorzugsweise sind die Auflagerarme durch Aktuatoren in der Länge veränderbar sind. Beispielsweise sind die Aktuatoren als Hydraulikzylinder oder elektrisch betriebene Stellzylinder ausgebildet.
Bei einer weiteren bespielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung ist ein Drehantrieb vorhanden, der dazu ausgebildet ist, den Auslegerarm mit der daran angeordneten Arbeitskabine um die vertikale Achse zu drehen.
Die Versorgung der Aktuatoren oder eines Hydraulikaggregates mit Energie kann entweder über separate Leitungen vom Boden aus erfolgen, oder es ist an der Arbeitskabine ein autarkes Stromaggregat vorhanden.
Eine erfindungsgemäße Arbeitsvorrichtung dient insbesondere dazu, die nachfolgenden Verfahrensschritte durchzuführen. Aus der Arbeitskabine heraus wird der Beton beispielsweise auf der Höhe einer Segmentfuge zwischen einem oberen Betonringsegment und einem darunter angeordneten Betonturmsegment an einer Stelle thermisch getrennt bzw. aufgeschmolzen, an der ein Spannglied verläuft. Sind keine Spannglieder eingegossen, kann der Vorgang an beliebiger Stelle erfolgen. Bei diesem thermischen Trenn- bzw. Aufschmelzvorgang wird auch das freigelegte Spannglied an dieser Stelle des Betonturmsegments durchtrennt. Der Trenn- bzw. Aufschmelzvorgang wird so oft an den jeweiligen Stellen an der Segmentfuge durchgeführt, bis alle Spannglieder am gesamten Umfang der Segmentfuge vollständig durchtrennt sind. Bei Türmen ohne eingegossene Spannglieder kann der thermische Trenn- bzw. Aufschmelzvorgang fortlaufend am Umfang eines Segments erfolgen. Daraufhin erfolgt ein abschnittsweises Wegdrücken des oberen Betonturmsegments von dem darunter angeordneten Betonturmsegment. Beispielsweise wird hierzu ein Keil- oder Spaltwerkzeug an ein oder mehreren Stellen der Segmentfuge eingetrieben. Hierdurch wird bereichsweise die Verklebung zwischen den Betonturmsegmenten gelöst. Sobald dann das obere Betonturmsegment von dem darunter befindlichen Betonturmsegment vollständig über die gesamte Segmentfuge abgelöst ist, kann das Abheben des oberen Betonturmsegments mittels Kran erfolgen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorratstrommel für eine Sauerstoffkernlanze an der Arbeitskabine vorhanden. Die beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung ist folglich dazu ausgebildet, ein Verfahren auszuführen, bei dem der Aufschmelzvorgang des Betons und/oder der Spannglieder unter Zuhilfenahme einer sogenannten Sauerstofflanze bzw. Sauerstoffkernlanze erfolgt. Durch den erstmaligen Einsatz einer Sauerstoffkernlanze zum bereichsweise thermischen Trennen bzw. Aufschmelzen von Beton und eventuell darin befindlichen Spanngliedern ist ohne Werkzeugwechsel ein schnelles und kostengünstiges Lösen von abhebbaren Betonturmringsegmenten möglich. Neben dem Verfahren bezeichnet der Begriff „Sauerstoffkernlanze” auch oft direkt diesen Typ von Schneidbrenner, das heißt ein technisches Gerät, in dem das Verfahren der Sauerstofflanze, auch Sauerstoffkernlanze genannt, Anwendung findet. Hierfür ist auch die Bezeichnung „Thermolanze” gebräuchlich. Die Brennerkonstruktion einer Sauerstofflanze besteht vorzugsweise aus einem langen Hohlstab, der zur Vergrößerung der Oberfläche mit Stahldrähten gerollt ist und von gasförmigem Sauerstoff mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit durchflossen wird. Nach Erhitzen und Entzünden der Flamme am Rohraustritt beginnt das Rohrmaterial unter dem Sauerstoff mit einer stark exothermen Reaktion bei Temperaturen bis zu 2000–3000°C zu verbrennen. Die entstehende Feuerlanze wird auf das zu trennende oder zu durchbohrende Material aufgesetzt und ständig nachgeführt. Die Temperaturen reichen aus, auch Stoffe mit sehr hohem Schmelzpunkt zum Schmelzen zu bringen. Durch die extrem heiße Verbrennung der Eisendrähte und auch des Eisenrohrs im Sauerstoffstrom sowie dem Strömungsdruck von Flamme und Verbrennungsgas entsteht ein Schneidbrennereffekt. Geschmolzenes Material und Verbrennungsgase werden durch die Gasströmung aus der Brennstelle entfernt. Da sich das Rohr am Brennschneidgerät durch den Einsatz verzehrt, muss es periodisch ersetzt werden, wenn es zu kurz wird. Anzumerken ist, dass ferritischer Stahl im Sauerstoffstrom verbrannt wird, Betonkupferlegierungen und austenitischer Stahl werden aufgeschmolzen. All diese Eigenschaften der Sauerstoffkernlanze werden erfindungsgemäß erstmals bei der Demontage von Betonsegmenttürmen genutzt. Für die Vorgehensweise zur Herstellung von Einzellöchern mit größerem Durchmesser, der eventuell notwendig ist, um Spannglieder von der Außenseite her zu trennen, wird beispielsweise auf DVS-Merkblatt 2101 vom November 2015 verwiesen.
Zudem sind vorzugsweise Keil- oder Spaltwerkzeuge an der Arbeitskabine vorhanden. Damit können bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens das Wegdrücken des oberen Betonturmsegments in den durch das thermische Trennen bzw. Wegschmelzen entstandenen Löchern durchgeführt werden; beispielsweise durch Einbringen des Keil- oder Spaltwerkzeugs. Insbesondere erfolgt also ein Aufspalten an der Segmentfuge des oberen Betonturmsegments zu dem darunter angeordneten Betonturmsegment.
Vorzugsweise sind Bohrwerkzeuge an der Arbeitskabine vorhanden. Damit werden aus der Arbeitskabine heraus in der Segmentfuge zwischen dem oberen Betonturmsegment und dem darunterliegenden Betonturmsegment in Abständen am Umfang Löcher eingebracht, die dann zur Aufnahme von Werkzeugen zur Durchführung des Wegdrückvorgangs benutzt werden. Beispielsweise ist es auch möglich, diese separat eingebrachten Löcher mit denen, die durch das Auf- oder Wegschmelzen des Betons und/oder der Spannglieder entstanden sind, zu kombinieren, um an geeigneten Umfangsstellen den Spalt- oder Wegdrückvorgang durchzuführen.
In einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung ist ein Hydraulikaggregat vorhanden. Das Eintreiben eines Keil- oder Spaltwerkzeugs kann dann beispielsweise hydraulisch unterstützt erfolgen. Insbesondere ist das Eintreiben eines hydraulisch unterstützten Gegeneinanderbewegens von Keilen vorteilhaft. Auch das Wegdrücken mittels Hydraulikzylinder, die durch ein Ausfahren in vertikaler Richtung eine Kraft auf das obere Betonturmsegment bewirken, kann eine beispielhafte Ausgestaltung des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens sein.
Die erfindungsgemäße Arbeitsvorrichtung ist durch die Ausgestaltung des Grundgestells und der Drehbarkeit der Arbeitskabine an der Außenseite des Betonturms für die Arbeiten verwendbar.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung wird das Grundgestell mit seinen Auflagerarmen auf dem oberen Betonturmsegment befestigt und die Arbeitskabine, die auf dem Grundgestell drehbar gelagert ist, dann außenseitig an gewünschten Stellen des Betonturmes platziert, um die einzelnen Schritte durchzuführen. Zur Anpassung an die verschiedenen Durchmesser der jeweiligen oberen Betonturmsegmente mag es vorteilhaft sein, die Länge der Auflegerarme eines Grundgestells zu verändern und einem Durchmesser anzupassen. Alternativ ist es bei einer beispielhaften Ausführungsform auch möglich, die Neigung von Auflagerarmen des Grundgestells gegenüber einer Horizontalebene an den jeweiligen Durchmesser des oberen Betonturmsegments anzupassen.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind auch die Neigung und/oder die Längen der Auflegerarme veränderbar, um die Auflage an die verschiedenen Durchmesser der nach unten hin immer weiter werdenden Betonturmsegmente anzupassen.
Die Arbeitskabine ist an dem Grundgestell über mindestens eine Seilwinde relativ in der Höhe bewegbar, so dass sie auch auf den Boden abgelassen werden kann, um auch Arbeiter absteigen zu lassen und dann wieder auf die Höhe des Grundgestells hochgeführt zu werden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung ist das Grundgestell derart tragfähig ausgebildet, dass ein an dem Grundgestell befestigtes oberes Betonturmsegment, das von dem darunter angeordneten Betonturmsegment zwischenzeitlich an der Segmentfuge vollständig gelöst ist, mittels Kran zusammen mit der Arbeitsvorrichtung abgehoben und auf dem Grund abgestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Einzelnen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Perspektivansicht eines zu demontierenden Betonsegmentturms und darauf aufgesetzter erfindungsgemäßer Arbeitsvorrichtung,
2 eine vergrößerte Darstellung des oberen Teils des Betonsegmentturms und darauf aufgesetzter Arbeitsvorrichtung nach 1,
3 eine schematische Perspektivansicht ähnlich der 2 mit einer alternativen erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung, wobei hier – wie auch in 2 – die Vorratstrommel nicht dargestellt ist,
4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Arbeitsvorrichtung mit daran angebrachter Sauerstoffkernlanze,
5 eine schematische Perspektivansicht mehrerer Betonturmsegmente mit vorbereiteter Segmentfuge,
6 einen schematischen Längsschnitt entlang der Linie A-A der 5,
7 eine Detailansicht B gemäß 6 eines durch Aufschmelzen geschaffenen Lochs auf der Segmentfuge,
8 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Arbeitsvorrichtung,
9 einen Schnitt entlang der Linie D-D der 8,
10 ein Detail A gemäß 9 des Drehantriebs einer erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung,
11 eine Seitenansicht einer Vorratstrommel einer Sauerstoffkernlanze für eine erfindungsgemäße Arbeitsvorrichtung,
12 einen Längsschnitt entlang der Linie E-E der 11,
13 eine perspektivische Oberansicht der Vorratstrommel gemäß 11,
14 eine Draufsicht auf die Vorratstrommel gemäß den 11 bis 13.
Detaillierte Beschreibung
In der 1 steht ein Betonturm 1 einer Windenergieanlage auf einem hier nicht gezeigten Fundament im Erdboden 5. Der Betonturm 1 umfasst aufeinandergesetzte Betonturmsegmente 10. Bei der in der 1 gezeigten Ansicht sind die obersten Turmteile aus Stahl, der Generator etc. bereits demontiert. Auf dem obersten Betonturmsegment 10a ist eine Arbeitsvorrichtung 100 mittels eines Fahrzeugkrans 200 auf der oberen Stirnseite des oberen Betonturmsegments 10a aufgesetzt und dort fixiert. Beispielsweise wird die Arbeitsvorrichtung 100 über Schrauben an dem obersten Betonturmsegment 10a gesichert, aber lösbar. Hierbei können vorteilhafterweise die bereits vorhandenen Gewindelöcher, die für die Montage und Demontage der Betonturmsegmente 10 bereits in dem Betonturmsegment vorhanden sind, genutzt werden, um die Arbeitsvorrichtung 100 zu fixieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es dabei möglich, die Arbeitsvorrichtung 100 von dem Seil 205 des Fahrzeugkrans 200 zu trennen, um mit dem Fahrzeugkran 200 andere Arbeiten am Turm durchzuführen. Alternativ ist es aber auch möglich, das Seil 205 zur Sicherheit immer an der Arbeitsvorrichtung 100 zu belassen. Sollte die Arbeitsvorrichtung 100 durch Windeinwirkung oder dergleichen nicht mehr auf dem obersten Betonturmsegment 10a fest fixiert sein, so ist die Arbeitsvorrichtung 100 über das Seil 205 des Fahrzeugkrans 200 immer noch gegen Herabfallen gesichert.
Aus der Darstellung der 1 ist auch ersichtlich, dass die verschiedenen Betonturmsegmente 10 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Am Fuß des Betonturms 1 ist der Durchmesser am größten, am obersten Ende am kleinsten. Die verschiedenen Betonturmsegmente 10 sind an einer sogenannten Segmentfuge 15 miteinander verklebt oder verpagelt.
Wie insbesondere aus der Darstellung der 6 ersichtlich ist, laufen im Inneren der Wandung der einzelnen Betonturmsegmente 10 in vertikaler Richtung Spannglieder 20. Die Spannglieder 20 bestehen aus einzelnen Stahlseilen, die sich wiederum aus einzelnen Spannlitzen zusammensetzen. Das heißt, umfangsmäßig sind in vertikaler Richtung aus Spannlitzen bzw. Spannseilen bestehende Spannglieder 20 vom untersten Betonturmsegment 10 bis zum obersten Betonturmsegment 10a gespannt und erstrecken sich durchgehend durch die einzelnen Wandungen. Die Spannglieder 20 erstrecken sich hierbei in in der Betonarmierung der einzelnen Betonturmsegmente 10 eingebrachten Rohren, die mitvergossen sind. Üblicherweise werden die Rohre 25 mit den Spanngliedern 20 mit Vergussmörtel ausgegossen.
Folglich besteht bei der Demontage eines solchen Betonsegmentturms 1 das technische Problem, verschieden harte Materialien wie Beton und Stahl durchtrennen zu müssen, um die einzelnen Betonturmsegmente 10 Segment für Segment abzutrennen und danach mittels des Krans 200 abzuheben und auf den Erdboden zum Weitertransport bzw. alternativ auch zur weiteren Zerkleinerung am Erdboden abzusetzen. Heutzutage werden hierfür in aufwändiger Weise Diamantseilsägen oder große Sägeblätter eingesetzt, um den Beton und die darin eingegossenen Spannglieder 20 aus Stahl zu zersägen.
Eine Alternative mag die Sprengung sein, die zwar zeitsparend und kostengünstiger ist, aber nicht ressourcenschonend. Hierbei werden beispielsweise die Spannglieder mit einem Hochdruck-Wasserstrahl durchtrennt. Sodann werden Sprengladungen in Bohrungen im Turm gesetzt und zeitversetzt gezündet. Dadurch kann dann erreicht werden, dass der Turm in die vorgesehene Richtung fällt. Oftmals ist aber standortbedingt eine Sprengung nicht möglich.
Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung werden erstmals zwar auch die einzelnen Betonturmsegmente 10 segmentweise voneinander getrennt und mittels Kran 200 vom darunter liegenden Betonturmsegment 10 abgehoben, jedoch werden die einzelnen Betonturmsegmente 10 in neuartiger Weise voneinander getrennt. Aufgrund der Baupläne weiß man, wo sich die einzelnen Spannglieder 20 umfangsseitig in den Betonturmsegmenten 10 erstrecken. Es wird nun unter Zuhilfenahme einer Sauerstoffkernlanze 320 an einer Segmentfuge 15 zwischen dem obersten Betonturmsegment 10a und dem darunter liegenden Betonturmsegment 10b der Beton von außen an derjenigen Stelle aufgeschmolzen, an der ein Spannglied 20 hindurchläuft. Das Aufschmelzen wird dann fortgesetzt, auch wenn das Spannglied 20 freigelegt ist, so dass auch das Spannglied 20 und die darin umfassten einzelnen Stahlseile bzw. Spannlitzen vollständig durchtrennt sind. Dieser Vorgang wird auf der Höhe der Segmentfuge 15 an jeder Stelle eines Spanngliedes 20 wiederholt.
Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, an mehreren solchen Stellen gleichzeitig einen Aufschmelzvorgang durchzuführen und dadurch das Verfahren noch zeitsparender zu gestalten.
Sobald alle Spannglieder 20 an einer Segmentfuge 15 durchtrennt sind, werden an mehreren geeigneten Stellen gleichzeitig oder auch hintereinander Werkzeuge eingebracht, um das oberste Betonturmsegment 10a von dem unteren Betonturmsegment 10b wegzudrücken. Hierzu kommen beispielsweise hydraulisch betriebene Keile zum Einsatz oder allgemein hydraulische Spaltgeräte. Derartige Spaltgeräte werden beispielsweise von der Firma H. Bieri AG Maschinenfabrik, Schweiz, vertrieben. Diese Firma stellt unterschiedliche Spaltgeräte zum Spalten von Beton oder dergleichen her.
Vorzugsweise werden die beim Aufschmelzen des Betons und Durchtrennen der Spannglieder 20 entstandenen Löcher an der Segmentfuge 15 dazu verwendet, die Spaltgeräte anzusetzen, um dann das oberste Betonturmsegment 10a abschnittsweise vom darunter liegenden Betonturmsegment 10b wegzudrücken. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, ein separat wiederum durch ein Aufschmelzen oder durch ein Herausbrechen von Beton entstandenes neues Loch zum Ansetzen der Spalt- bzw. Wegdrückwerkzeuge vorzusehen.
Das Nachobendrücken des Betonturmsegments kann dann beispielsweise auch durch Seilunterstützung mittels des Krans 200, der vorzugsweise weiterhin mit dem obersten Betonturmsegment 10a verbunden ist, unterstützt werden. Dazu ist dann das Seil 205 des Krans 200 über geeignete Anschlagmittel mit dem Betonturmsegment 10a verbunden. Beispielsweise werden die in dem oberen Stirnrand des Betonturmsegments 10a vorhandenen Gewindelöcher oder extra dafür geschaffene Gewindelöcher dazu eingesetzt, entsprechende Anschlagmittel einzubringen.
Sobald das oberste Betonturmsegment 10a vollständig von dem darunter liegenden Betonturmsegment 10b an der Segmentfuge 15 getrennt ist, kann dieses dann mittels des Krans 200 auf den Erdboden 5 abgesenkt werden.
Es wird somit durch das örtliche Aufschmelzen des Betons eines Betonturmsegments 10 an der Segmentfuge 15 und gleichzeitiges Durchtrennen der Spannglieder 20 und das darauffolgende Wegdrücken des obersten Betonturmsegments 10a von dem darunter liegenden Betonturmsegment 10b ein sehr effektives Demontageverfahren erreicht.
Das Aufschmelzen des Betons und das Durchtrennen der Spannglieder 20 erfolgt unter Zuhilfenahme einer bekannten Sauerstoffkernlanze. Sauerstoffkernlanzen sind hinlänglich bekannt zum thermischen Trennen von mineralischen und metallischen Werkstoffen. Allerdings hat man bisher nicht erkannt, dass ein derartiges Werkzeug sich hervorragend zur Demontage von Betontürmen 1 von Windkraftanlagen eignet.
Die einzelnen Verfahrensschritte werden vorzugsweise durch ein oder mehrere Personen auf der Höhe einer Segmentfuge 15 zwischen zwei Betonturmsegmenten 10a, 10b durchgeführt. Hierfür wird die spezielle Arbeitsvorrichtung 100 mittels des Krans 200 auf das oberste Betonturmsegment 10a aufgesetzt.
Eine beispielhafte erste Ausführungsform einer solchen Arbeitsvorrichtung 100 ist in der 2 gezeigt. Diese Arbeitsvorrichtung 100 umfasst ein Grundgestell 105, das hier aus vier um einen Winkel von 90° versetzten Auflagearmen 110 besteht. Jeder Auflagearm 110 ist teleskopartig ausgeführt, und ein teleskopierbares Armstück 115 ist in einem jeweiligen Rohrstück 120 des Grundgestells 105 verschiebbar geführt. Die Verstellung der Länge eines Auflagerarms 110 kann beispielsweise per Hand erfolgen. Die Verstellung würde dann vorzugsweise bei geringfügig über den Erdboden 5 angehobener Arbeitsvorrichtung 100 durch einen Arbeiter durchgeführt werden. Die Länge eines Auflagerarms 110 wird dann mittels geeigneter Fixiermittel wie Schrauben, Bolzen oder dgl. fixiert. Sodann würde dann die Arbeitsvorrichtung auf das oberste Betonturmsegment 10a mittels des Krans 200 überführt werden.
Alternativ ist es auch möglich, die jeweilige Länge eines Auflagerarms 110 elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch einzustellen. Die entsprechenden Antriebe sind dann vorzugsweise im Grundgestell 105 untergebracht.
Am äußeren Ende eines Teleskopteils 115 eines Auflagerarms 110 sind Bolzen oder andere Fixiermittel vorhanden, um diese auf dem oberen Betonturmsegment 10a sicher, aber lösbar zu befestigen. Beispielsweise können hierzu wiederum die normalerweise in einem solchen Betonturmsegment 10a vorhandenen Gewindelöcher genutzt werden, die bereits beim Montieren des Betonturms 1 zum Anbringen von Anschlagmitteln vorhanden waren. Alternativ ist es auch möglich, geeignete Klemmmittel oder dergleichen an den Enden der Teleskopteile 115 vorzusehen, die vorzugsweise auf dem Stirnrand des Betonturmsegments 10a übergreifend aufsitzen.
Die in der 2 gezeigte Arbeitsvorrichtung 100 weist ferner ein auf dem Grundgestell 105 mittig angeordnetes Zentralteil 130 auf. In dem Zentralteil 130 ist eine Drehanordnung 135 eines Auslegers 140 angeordnet. Der Ausleger 140 ist mit der Drehanordnung 135 fest verbunden. Durch die Drehanordnung 135 erstreckt sich das Seil 205 bis zum Grundgestell 105, um dieses dort anzuschlagen. Eine mögliche Alternative besteht darin, das Anschlagseil 205 unmittelbar an der Drehanordnung 135 anzubringen. Dann müssen die weiteren Komponenten der Arbeitsvorrichtung 100 so ausgebildet sein, dass die gesamte Last über die Drehanordnung 135 aufgenommen werden kann.
Der Ausleger 140 erstreckt sich von der Drehanordnung 135 in radialer Richtung. In der vorliegenden Ausführungsform gemäß der 2 ist der Ausleger 140 wiederum teleskopartig ausgebildet, und das Teleskopteil 145 ist in einem feststehenden Rohrstück des Auslegers 140 in dessen Längsrichtung beweglich angeordnet und an geeigneter Stelle fixierbar. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die Länge des Auslegers 140 veränderbar und insbesondere so einstellbar, dass die am äußersten Ende des Auslegers 140 angeordnete Arbeitskabine 150 in geeigneter Arbeitsposition an der Außenseite eines Betonturmsegments 10 positioniert werden kann.
Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist an dem Teleskopteil 145 eine Querstrebe 155 angeordnet, an der die Arbeitskabine 150 über Seilaufhängungen 160 in der Höhe verstellbar hängt. In der Querstrebe 155 können ein oder mehrere Seilwinden (nicht gezeigt) untergebracht sein, um die Seilaufhängungen 160 in ihrer Länge zu verändern und damit die Arbeitskabine 150 gegenüber der Querstrebe 155 in der Höhe veränderlich zu positionieren. Vorzugsweise handelt es sich hier um elektrisch betriebene Seilwinden. Die notwendige elektrische Energie wird entweder über ein hier nicht gezeigtes Notstromaggregat geliefert oder über eine Stromversorgung, die als Kabel über den Kran 200 bis zur Arbeitsvorrichtung 100 geführt ist, geliefert.
Die Arbeitskabine 150 besteht hier aus einer Kabine, in der ein oder mehrere Personen gegen Herunterfallen durch entsprechende Sturzsicherungen etc. gesichert arbeiten können. Hervorzuheben ist, dass ein Schutzschild 170 auf der zum Betonturmsegment 10 gerichteten Seite der Arbeitskabine 150 vorhanden ist. Das Schutzschild 170 weist ein oder mehrere Öffnungen auf, um die Sauerstoffkernlanze 320 durch diese Öffnung hindurch an die geeignete Stelle an der Außenseite des Betonturmsegments auf der Höhe der Segmentfuge 15 zu richten. Gleichzeitig ist der die Sauerstoffkernlanze 320 führende Arbeiter aber vor aufgeschmolzenem Material geschützt.
Bei der in der 2 gezeigten Ausgestaltung und schematischen Ansicht ist die Sauerstoffkernlanze selbst nicht gezeigt. Diese kann beispielsweise außenseitig der Arbeitskabine 150, wie in 4 gezeigt, angebracht sein. Dies wird später noch weiter ausgeführt.
In dem Gehäuse der Drehanordnung 135 kann ein Elektro- oder Hydraulikmotor angeordnet sein, um den Ausleger 140 mit der daran befindlichen Arbeitskabine 150 um eine vertikale Achse zu drehen. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel fallen die vertikale Achse und das Anschlagseil 205 des Krans 200 zusammen.
Gegenüber dem Ausleger 140 befindet sich ein Gegengewichtausleger 180, dessen Auslegerlänge eventuell auch verstellbar ist. Durch das Gegengewicht werden die Hebelkräfte auf die Drehanordnung 135 möglichst minimiert. Darüber hinaus werden auch die Belastungen auf das Grundgestell 105 möglichst gleichmäßig verteilt.
Die 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung 100'. Diejenigen Komponenten, die dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 gleichen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden hier nicht weiter erläutert. Deren technische Ausgestaltung und Funktionsweise entspricht denen des Ausführungsbeispiels, wie es in der 2 gezeigt ist. Diesbezüglich wird somit auf die Ausführung zur 2 verwiesen.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform, wie sie in der 2 gezeigt ist, weist die in der 3 dargestellte Arbeitsvorrichtung 100' in der Neigung gegenüber dem Zentralteil 130 veränderbare Auflagerarme 110' auf. Die Auflagerarme 110' sind über ein Drehgelenk 190 derart am Zentralteil 130 angeordnet, dass sie jeweils um eine horizontale Drehachse in ihrer Neigung veränderbar sind. Die Neigungsänderung wird durch jeweils einem Auslegerarm 110' zugeordnete Hydraulikzylinder 195 eingestellt. Die Hydraulikzylinder 195 sind hierzu sowohl in einem Mittelbereich des Zentralteils 130 als auch an den jeweiligen Auflagerarmen 110' gelenkig gelagert. Hierdurch ist es möglich, die Auflagerpunkte der vier Auflagerarme 110' an die unterschiedlichen Durchmesser eines Betonturmsegments 10 anzupassen. Bei einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, die Auflagerarme 110' zusätzlich zu der Neigungsverstellung auch noch längenveränderbar auszugestalten.
Die 4 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Arbeitskabine 150, wie sie an sich in bekannter Weise gemäß den 2 und 3 Teil einer Arbeitsvorrichtung 100 bzw. 100' ist. Hier ist die Arbeitskabine 150 mit einer Vorratstrommel einer Bevorratungsvorrichtung 300 zur Aufnahme einer Sauerstoffkernlanze ausgebildet. Die Bevorratungsvorrichtung 300 umfasst eine drehbar gelagerte Trommel 305, die zwischen zwei beabstandeten Halterungen 310 drehbar gelagert ist. Die Sauerstoffkernlanze 320, die aus einem flexiblen Mantelrohr und darin befindlichen Kerndrähten besteht, wird über Führungsrollen 330 in das Innere der Arbeitskabine 150 geführt und dort durch ein Loch in dem Schutzschild 170 in Richtung zur Außenseite eines Betonturmsegments 10a bzw. 10b geführt. Ein Bediener ist somit innerhalb der Arbeitskabine 150 ohne Weiteres in der Lage, kontinuierlich an geeigneten Stellen 30 der Segmentfuge 15 den thermischen Schmelzvorgang in Gang zu bringen, indem die Sauerstoffkernlanze unter Zuhilfenahme von Sauerstoff, der innerhalb der Kabine gelagert ist, durchzuführen.
Weitere Details der Bevorratungsvorrichtung 300 sind den 11 bis 14 zu entnehmen. So zeigt die 11 eine Seitenansicht der an die Arbeitskabine 150 außenseitig angebrachten Bevorratungsvorrichtung 300. Innerhalb zweier voneinander beabstandeten Gehäusescheiben der Trommel 305 ist die Sauerstoffkernlanze 320 aufgewickelt. Wie bereits erwähnt, besteht hier die Sauerstoffkernlanze üblicherweise aus einem Mantelrohr und darin befindlichen Kerndrähten. Der Wickeldurchmesser ist so gewählt, dass es zu keiner ungewollten Knickung unter einem für derartige Sauerstoffkernlanzen geeigneten Radius kommt. Mittels der Führungsrollen 330 wird die Sauerstoffkernlanze außenseitig des Mantelrohrs aus der Aufwicklung zwischen den zwei Gehäusescheiben der Trommel 305 geführt und eventuell motorisch herausgezogen. An dem hier nicht gezeigten vorderen Ende der Sauerstoffkernlanze 320 sind die geeigneten Mittel zur Zuführung des Sauerstoffs und zur kontinuierlichen Zuführung von Sauerstoff während des Betriebs der Sauerstoffkernlanze notwendigen Einrichtungen vorhanden.
Die 8 bis 10 zeigen noch weitere Details der in der 2 bereits dargestellten Arbeitsvorrichtung 100. So ist aus der 8 eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Arbeitsvorrichtung 100 gemäß der 2 ersichtlich, die 9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie D-D der 8. Die 10 wiederum ein Detail A gemäß der 9.
Aus den 9 und 10 ist insbesondere ersichtlich, wie die Drehanordnung 135 ausgebildet ist. So ist hier ein Elektromotor 400 angeordnet, der über eine Achse 405 ein Ritzel 410 drehbar antreibt. Das Ritzel 410 greift in einen Zahnkranz 415 ein, der mittels einer Vielzahl von Schrauben mit dem Gehäuse der Drehanordnung 135 starr verbunden ist. Die eigentliche Drehlagerung der Drehanordnung 135 mit darauf befindlichem Auslegerarm 180, 140 ist in der 10 ersichtlich. Dort sitzt über einem Drehlager das Ganze auf einer Grundplatte 450 auf, die eine Kranhakenöse 460 bildet. In diese Kranhakenöse 460 kann das Kranseil 205 mittels geeigneter Anschlagmittel angehängt werden, sodass über dieser Kranhakenöse 460 die ganze Arbeitsvorrichtung 100 angehoben und abgesenkt werden kann.

Claims

Arbeitsvorrichtung (100) zum Durchführen von Arbeiten an einem Turm, insbesondere einem Betonturm (1) einer Windenergieanlage, mit: – einem Grundgestell (105), das mindestens drei Auflagerarme (110) umfasst, die sich von einem Zentralkörper (130) radial auswärts erstrecken und zur Befestigung auf einer Oberseite des Turms (1) ausgebildet sind; – einem an dem Grundgestell (105) um eine senkrechte Achse drehbar angeordneten Auslegerarm (140); – einer Arbeitskabine (150), die an dem Auslegerarm (150) über eine Seilaufhängung (160) gegenüber dem Auslegerarm (150) in der Höhe verstellbar ist; und – einer Vorratstrommel (305) zur Aufnahme und kontinuierlichen Zuführung einer Sauerstoffkernlanze (320).
Arbeitsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, ferner mit einer Zentralaufhängung (460), die dazu ausgebildet ist, die gesamte Arbeitsvorrichtung (100) am Seil (205) eines Krans (200) anzubringen und auf den Turm (1) zu transportieren oder hiervon herunter zu heben.
Arbeitsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, bei der die Zentralaufhängung (460) Teil des Zentralkörpers (130) ist.
Arbeitsvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Auflagerarme (110') an dem Zentralkörper (130) gelenkig angebracht sind und jeder Auflagerarm (110') mittels eines Aktuators (195) verstellbar ist.
Arbeitsvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Auflagerarme (110) in ihrer Länge verstellbar sind.
Arbeitsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, bei der die Auflagerarme (110) durch Aktuatoren in der Länge veränderbar sind.
Arbeitsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4–6, bei der die Aktuatoren als Hydraulikzylinder oder elektrisch betriebene Stellzylinder ausgebildet sind.
Arbeitsvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der ein Drehantrieb (400) vorhanden ist, der dazu ausgebildet ist, den Auslegerarm (140) mit der daran angeordneten Arbeitskabine (150) um die senkrechte Achse zu drehen.
Arbeitsvorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner mit einem Stromaggregat, das an der Arbeitskabine (150) angebracht ist.