DE102020127750A1

DE102020127750A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Trennen von Spannelementen

Info

Publication number: DE102020127750A1
Application number: DE102020127750.4A
Authority: DE
Inventors: Felix Hartinger
Original assignee: Karl Hartinger Kranbetrieb & Co KG GmbH
Current assignee: Karl Hartinger Kranbetrieb & Co KG GmbH
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) und Verfahren zum Trennen von beispielsweise im Inneren eines Turms (10) einer Windkraftenergieanlage (5) zugänglichen Spannelementen (57a). Die Vorrichtung umfasst ein fahrbares Gestell (105, 120) und eine am Gestell (105, 120) angeordnete Entspannvorrichtung. Diese weist eine obere Klemmeinrichtung (170) und einer untere Klemmeinrichtung (180) auf, die beide dazu ausgebildet sind, ein oder mehrere Spannelemente (57a) lösbar mit einer Mindesthaltekraft zu ergreifen. Die beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) sind mit Hilfe mindestens eines Entspannaktuators (145) derart relativ zueinander beweglich, dass bei geschlossenen Klemmeinrichtungen (170, 180) und damit ergriffenem Spannelement (57a) der Abstand der beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) um einen Einfahrweg verkleinerbar ist und dadurch das zwischen den beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) befindliche Teilstück des Spannelementes (57a) entspannbar ist, und um einen Ausfahrweg, der mindestens um das 5 bis 20-fache größer ist als der Einfahrweg, vergrößerbar ist und dadurch nach Durchtrennen des Spannelements (57a) das weiterhin eingeklemmte Spannelement (57a) entspannbar ist. Außerdem ist eine Abschereinrichtung (200) vorhanden, die dazu ausgebildet ist, das ergriffene und entspannte Spannelement (57a) zu durchtrennen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Durchtrennen von im Inneren eines Turms einer Windkraftenergieanlage zugänglichen Spannelementen zum vertikalen Verspannen von Turmsegmenten des Turms.
Hintergrund
Baukörper wie zum Beispiel Industrieanlagen, Kühltürme, Schornsteine müssen oftmals nach der geplanten betrieblichen Nutzungszeit rückgebaut bzw. abgerissen werden. So haben Windkraftenergieanlagen 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. Eine der DE' 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 4 374 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. Eine der Vorrichtung der DE' 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.
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 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 Betreiber von Windkraftenergieanlagen 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 segmentweise abgetragen werden. Oftmals werden Betontürme aus einzelnen Betonturm- bzw. ein oder mehrteiligen Ringsegmenten hergestellt, bei denen die einzelnen ringförmigen Betonturmsegmente verklebt oder verpagelt sein können. 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.
Bei bestimmten Ausgestaltungen sind die Rohre mit den Spanngliedern oftmals vergossen und daher ist bisher 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.
Bei anderen Turmausführungen sind die Spannelement im Turminneren vertikal verlaufend angeordnet und an der Turminnenwand frei zugänglich. So wird in Bezug auf derartige Türme und Spannelemente beispielsweise auf die WO 2016/166026 A1 , DE 10 2013 108 692 1 oder DE 10 2013 016 604 A1 verwiesen.
Problem hierbei ist, dass bei den Betontürmen mit im Turminneren verlaufenden Spannelementen die einzelnen Spannlitzen nach dem Spannvorgang auf ein Maß gekürzt sind, die ein Entspannen dieser mit dem Originalspannwerkzeug unmöglich macht. Zudem sind die Spannlitzen mit hoher Kraft verspannt, es sind teilweise Spannkräfte von über 200.000 Newton eingebracht. Folglich ist ein Durchschneiden der Spannlitzen ohne weitere Maßnahmen äußerst gefährlich und führt zu einem unkontrollierten Umherschleudern beim Trennvorgang, was aus Sicherheitsgründen nicht akzeptabel ist.
Bisher hat man diese Spannelemente mit an den Spannelementen anzubringenden Vorrichtungen durchtrennt, die zudem eine kontinuierliche Handhabung durch einen Bediener erforderten. Aufgrund der hohen Spannkräfte ist es offensichtlich, dass ein Zertrennen der Spannelemente im Beisein des Bedienpersonals aufgrund unkontrolliertem Umherschleuderns der Spannelementenden zu lebensgefährlichen Situationen führen konnte.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein wirtschaftliches und insbesondere sicheres Verfahren zur Demontage von Türmen von Windenergieanlagen wie insbesondere Betontürmen mit im Inneren des Turmes zugänglichen Spanngliedern bereitzustellen. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die eine erhöhte Sicherheit für Bedienungspersonal beim Trennen von unter großen Spannkräften stehende Spannelementen, wie sie z.B. in Türmen von Windenergieanlagen vorhanden sind, ermöglicht.
Zusammenfassung der Offenbarung
Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem wird durch eine Vorrichtung zum Trennen von Spannelementen wie z.B. Spannlitzen eines Spanngliedes gelöst, die ein fahrbares Gestell und eine am Gestell angeordnete Entspannvorrichtung umfasst. Die Entspannvorrichtung weist eine obere Klemmeinrichtung und einer untere Klemmeinrichtung auf, die beide dazu ausgebildet sind, ein oder mehrere Spannelemente lösbar mit einer Mindesthaltekraft zu ergreifen. Die beiden Klemmeinrichtungen sind mit Hilfe mindestens eines Entspannaktuators derart relativ zueinander beweglich, dass bei geschlossenen Klemmeinrichtungen und damit ergriffenem Spannelement der Abstand der beiden Klemmeinrichtungen um einen Einfahrweg verkleinerbar ist und dadurch das zwischen den beiden Klemmeinrichtungen befindliche Teilstück des Spannelementes entspannbar ist. Außerdem sind die beiden Klemmeinrichtungen derart relativ zueinander um einen Ausfahrweg bewegbar, der mindestens um das 5 bis 20-fache größer ist als der Einfahrweg, wodurch nach Durchtrennen des Spannelements das weiterhin eingeklemmte Spannelement entspannbar ist. Ferner ist eine Abschereinrichtung vorhanden, die dazu ausgebildet ist, das ergriffene und entspannte Spannelement durchzuschneiden.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde erstmals eine fahrbare Vorrichtung bereitzustellen, die es dem Bedienpersonal ermöglicht, den Trennvorgang schnell und sicher durchzuführen. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung der Abscher- und Entspannungsvorgang ohne Gefährdung des Bedienpersonals durchgeführt werden. Bisher öfters auftretende Gefährdungssituationen wie unkontrolliertes Umherschleudern eines abgetrennten Spannelementes können nun vermieden werden. Bei Spannkräften von 150.000 bis 250.000 N, mit denen die zu durchtrennenden Spannelementen gespannt sind, ist es offensichtlich, dass beim Trennvorgang Fehler zu äußerst gefährlichen Situationen führen.
Spannelemente der hier in Rede stehenden Art sind beispielsweise Spannlitzen, die aus Drahtseilen oder Faserwerkstoff bestehen und als Bündel sogenannte Spannglieder bilden, die zum vertikalen Verspannen von Turmsegmenten des Turms vorhanden ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst jede Klemmeinrichtung zwei Klemmbacken, wovon mindestens einer der Klemmbacken derart beweglich gelagert ist, dass das zwischen den Klemmbacken befindliche Spannelement bei Betätigung mit einer ausreichenden Mindestkraft klemmbar ist. Alternativ umfasst jede Klemmeinrichtung zwei Bolzenteile, die zur Aufnahme von an dem zu durchtrennenden Spannelement montierten Spannkeilen ausgebildet sind, so dass das zwischen den Klemmeinrichtungen befindliche Spannelement bei Betätigung mit der Mindestkraft unverrückbar klemmbar ist. Mit diesem Aufbau ist ein sicheres Ergreifen und Halten des Spannelementes möglich und gleichzeitig ist die Anzahl an beweglichen Bauteile minimiert, was die Herstellungskosten einer solchen Vorrichtung senkt.
Alternativ können auch beide Klemmbacken zueinander beweglich sein, wodurch eventuell die Klemmkraft erhöht werden kann.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die untere und/oder obere Klemmeinrichtung hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektromechanisch betätigbar. Damit kann auf einfache und sichere Weise eine ausreichende Klemmkraft erzeugt werden. Vorzugsweise wird eine hydraulische Betätigung beider Klemmeinrichtung eingesetzt, da damit hohe Klemmkräfte mit hinreichend bekannten Hydraulikkomponenten zuverlässig erzeugbar sind.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der mindestens eine Entspannaktuator hydraulisch betätigbar. Zum einen sind damit hohe Stellkräfte erzielbar, zum anderen kann dann der Entspannaktuator in das bereits vorhandene Druckversorgungssystem integriert werden, was die Gesamtherstellungskosten reduziert. Alternativ kann auch eine pneumatische oder elektrozylindrische Verstellung des Entspannaktuators vorteilhaft sein. Eine elektrozylindrische Verstellung kann auch für die Abschereinrichtung und die Klemmeinrichtungen vorteilhaft sein.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Druckmediumversorgungssystem, das mit den Klemmeinrichtungen und/oder dem mindestens einen Entspannaktuator und/oder der Abschereinrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, die hiermit verbundenen Komponenten mit unter Druck stehendem Druckmedium wie Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft zu versorgen. Bevorzugt wird ein Medium wie Hydraulikflüssigkeit für alle zu betätigenden Komponenten wie Klemmeinrichtungen, Entspannaktuatoren und Abschereinrichtung verwendet, um Baukosten zu minimieren.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Entspannaktuator mit einer Empfangseinrichtung ausgestattet, die eine Steuerung des Entspannaktuators erlaubt. Zudem ist in diesem Fall eine von der Empfangseinrichtung separate, räumlich hiervon beabstandete Fernbedienung vorhanden, die eine Eingabe von Steuerungsbefehlen für den mindestens einen Entspannaktuator erlaubt und mit der Empfangseinrichtung kommunizieren kann. Damit wird sichergestellt, dass sich eine Bedienperson außerhalb des Gefahrenbereichs befindet, wenn die Vorrichtung betätigt wird und insbesondere die unter hohen Vorspannkräften stehenden Spannelemente abgeschert bzw. getrennt werden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Gestell einen unteren Gestellteil, an dem die Manövrierbarkeit der Vorrichtung ermöglichende Komponenten wie z.B. Rollen oder Gleitschienen angebracht sind, und einen mit vertikalem Abstand zu dem unteren Gestellrahmen angeordneten oberen Gestellteil. Die beiden Klemmeinrichtungen sind in vertikalem Abstand zueinander am oberen Gestellteil angeordnet. Die Abschereinrichtung ist zwischen den beiden Klemmeinrichtungen am oberen Gestellteil angeordnet. Die Vorrichtung bildet somit eine kompakte, stabile Einheit.
Vorzugsweise befindet sich die untere Klemmeinrichtung in einer Mindesthöhe von 1.200-1.500 mmm über Boden, wodurch eine ausreichende Zugänglichkeit und insbesondere Greifbarkeit von Spannelementen wie insbesondere einzelner Litzen gewährleistet ist.
Um ein Verbringen in das Turminnere und eine ausreichende Manövrierbarkeit sicherstellen, hat die Vorrichtung ungefähr folgende Maximalabmessungen :

Höhe max: 1.800 - 2.000 mm

Breite max.: 600 - 900 mm

Tiefe max: 600 - 900 mm
Vorzugsweise weist der mindestens eine Entspannaktuator eine Ausfahrlänge von 25 mm bis 1.000 mm, weiter vorzugsweise 40-800 mm auf. Der Minimalhub von 25-50 mm dient dazu, dass nach dem Positionieren der Vorrichtung vor dem zu trennenden Spannelement dieses mittels der Klemmeinrichtungen ergriffen und durch Einfahren der Entspannaktuatoren ein Entspannen des Teilstücks des Spannelementes erzielbar ist. Damit kann ein nachfolgender Trennvorgang ohne Vorspannung im Spannelement durchgeführt werden. Folglich wir nach dem Ergreifen einer Spannlitze der mindestens eine Aktuator um mindestens 40- 50 mm eingefahren. Nach dem Abscheren erfolgt dann ein Ausfahrvorgang um mindestens 700 - 900 mm, insbesondere mindestens 800 mm, um das abgetrennte Spannelement ausreichend zu entspannen, bevor die Klemmeinrichtungen gelöste werden.
Vorzugsweise ist die Zugkraft des mindestens einen Aktuators verstellbar, um unterschiedlichen Spannelemente gerecht zu werden.
Weiter vorzugsweise ist mindestens eine Kamera vorhanden, um die Vorrichtung vor, während und nach dem Abscheren des Spannelementes außerhalb des Gefährdungsbereichs zu überwachen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Spannelementen wie z.B. Spannlitzen eines Spanngliedes, das zum vertikalen Verspannen von Turmsegmenten des Turms dient. Hierbei werden eine obere und eine untere Klemmeinrichtung betätigt, so dass ein oder mehrere Spannelemente ergriffen und gehalten werden. Sodann erfolgt ein Einfahren mindestens eines Entspannaktuators um einen Einfahrweg, so dass das zwischen den beiden Klemmeinrichtungen befindliche Teilstück des Spannelementes entspannt ist. Weiter wird das zwischen den Klemmeinrichtungen befindliche und entspannte Teilstück des Spannelementes durchtrennt. Es erfolgt ferner ein Ausfahren des mindestens einen Entspannaktuators um einen Ausfahrweg, der mindestens das 5-20-fache des Einfahrwegs beträgt, so dass das durchtrennte Spannelement keine Vorspannkraft mehr hat. Abschließend werden die oberen und unteren Klemmeinrichtungen gelöst bzw. kommen die darin befindlichen Klemmkeile außer Eingriff.
Vorzugsweise wird erfindungsgemäß eine hierin offenbarte Vorrichtung an die Spannelemente herangerollt.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der mindestens eine Entspannaktuator um eine zweite Ausfahrlänge ausgefahren, so dass das durchtrennte Spannelement nur noch eine erniedrigte Vorspannkraft aufweist. Vorzugsweise ist diese zweite Ausfahrlänge um mindestens das 5-fache, vorzugsweise das 5-10-fache und weitere vorzugsweise das 10-20-fache größer als die erste Ausfahrlänge. Hierdurch ist die verbleibende Vorspannkraft im durchtrennten Spannelement so reduzierbar, dass nach dem Lösen der Klemmung an der oberen Klemmeinrichtung das Spannelement nicht unkontrolliert und gefährlich im Raum umherschleudert.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist mindestens der Schritt des Abscherens fernsteuerbar. Es wird aber aus Sicherheitsgründen weiter bevorzugt, dass alle Betätigungen wie der Klemmeinrichtungen und der Ein- und Ausfahrbewegungen des mindestens einen Entspannaktuators ebenfalls fernsteuerbar sind.
Die Fernsteuerung kann je nach Entfernung und Umgebungsbedingungen entweder draht- oder kabelgesteuert sein, oder über eine drahtlose Funkfernsteuerung erfolgen.
Figurenliste
Im Folgenden sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische, teilweise ausgebrochene Seitenansicht einer Windkraftenergieanlage,
2 eine perspektivische Innenansicht eines mittels innenliegender Spannelemente abgespannten Turms der Windkraftenergieanlage nach 1, und
3 eine perspektivische Schrägansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen von Spannelementen, die in dem Turminnern der Windkraftenergieanlage nach 1 und 2 gespannt sind, und
4-1 eine perspektivische Teilansicht der oberen Klemmvorrichtung,
4-2 eine Unteransicht der oberen Klemmvorrichtung gemäß 4-1,
4-3 eine Rückansicht der oberen Klemmvorrichtung gemäß den 4-1 und 4-2,
4-4 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Litzentrennvorrichtung mit montierten Spannkeilen und Bolzenteilen in der oberen und unteren Klemmvorrichtung,
4-5 eine perspektivische Ansicht des in 4-4 gezeigten Teils der Litzentrennvorrichtung,
4-6 eine perspektivische Ansicht des in 4-5 gezeigten Teils der Litzentrennvorrichtung, aber mit um 180° gedrehten Bolzenteilen in den Klemmeinrichtungen,
4-7 eine perspektivische Ansicht des in den 4-5 und 4-6 gezeigten Teils der Litzentrennvorrichtung, nach Beginn des Einfahrvorgangs der Hydraulikaktuatoren,
4-8 eine perspektivische Ansicht wie in der 4-7, wobei beide Spannkeile in den Bolzenteilen der beiden Klemmeinrichtungen verkeilt sind,
4-9 eine perspektivische Ansicht der gesamten Litzentrennvorrichtung mit entspannten Teilstück der Spannlitze zwischen den beiden Klemmeinrichtungen, und
4-10 eine perspektivische Ansicht der gesamten Litzentrennvorrichtung mit vollständig ausgefahrenen Hydraulikaktuatoren und durchtrennter Spannlitze.

Detaillierte Beschreibung
Die teilweise ausgebrochene Seitenansicht einer Windkraftanlage 5 gemäß der 1 zeigt einen üblichen Aufbau mit einem Fundament 25, auf dem ein Turm 10 befestigt ist. Am oberen Ende des Turms 10 ist eine hinlänglich bekannte, drehbare Gondel 15 angeordnet, an deren einem Ende die Rotorblätter 20 angebracht sind.
Der Turm 10 besteht aus mehreren aufeinandergesetzten Segmenten 30, 35, 40, 45, 50, die vorzugsweise aus Beton oder Stahl bestehen. Die einzelnen Segmente sind im vorliegenden Fall durch auf der Innenseite des Turms 10 freiliegende Spannglieder 57, 58 verspannt. Im vorliegenden Fall erfolgt eine Verspannung von der Ebene des obersten Elements 50 bis zum Fundament 25.
Die Spannglieder 57 verlaufen im Wesentlichen vertikal und an der gesamten Innenwandung des Turms 10 in Abständen zueinander. Die Spannglieder 57 selbst bestehen wiederum aus einzelnen Spannlitzen 57a, wie sie später noch im Einzelnen dargestellt sind.
Beim Abbruch eines solchen Windkraftenergieanlagenturms 10 müssen vor Abtragen der Segmente des Turms 10 die innenliegenden Spannglieder durchtrennt werden. Problem dabei ist, dass bei den Betontürmen mit im Turminneren verlaufenden Spannelementen 57 die einzelnen Spannlitzen 57a nach dem Spannvorgang auf ein Maß gekürzt sind, die ein Entspannen dieser mit dem Originalspannwerkzeug unmöglich macht. Zudem sind die Spannlitzen 57a mit hoher Kraft verspannt, es sind teilweise Spannkräfte von 150.000 N bis über 200.000 N eingebracht. Folglich ist ein Durchschneiden der Spannlitzen 57a ohne weitere Maßnahmen äußerst gefährlich und führt zu einem unkontrollierten Umherschleudern beim Trennvorgang, was aus Sicherheitsgründen nicht akzeptabel ist.
Erfindungsgemäß wird nun eine Litzentrennvorrichtung 100, wie sie zum Beispiel in der 3 perspektivisch gezeigt ist, zum kontrollierten Durchschneiden bzw. Abscheren von Spannelementen 57 bzw. deren einzelnen Spannlitzen 57a verwendet.
Die in 3 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung 100 umfasst ein unteres Gestellteil 105, an dem Rollen 110 an vier voneinander beabstandeten Eckbereichen angebracht sind. Die einzelnen Rollen 110 können alle oder zumindest einige mit Bremsstoppern 115 versehen sein. Auf den Rollen 110 ist die Vorrichtung in einfacher Weise von einem Bediener an die zu trennenden Spannelemente heranfahrbar.
Das untere Gestellteil 105 ist zumindest an einer Seite, hier die den Spannelementen 57 zugewandten Seite, offen ausgebildet, so dass die sich vertikal erstreckenden Spannelemente 57 zwischen den ein U oder V bildenden Gestellteilen des unteren Gestellteils 105 einbringbar sind.
Über vertikale Gestellteile 125 ist ein oberes Gestellteil 120 im Abstand zu dem unteren Gestellteil 105 starr befestigt. Das ober Gestellteil 120 schafft dabei Halterungen für verschiedene weitere Komponenten der Vorrichtung 100.
So ist über eine Querstange 130 eine Halterung 140 im oberen Bereich vorhanden, an der zwei Entspannaktuatoren 145 vertikal ausgerichtet, um eine horizontale Achse 150 beweglich gelagert sind. Die beiden Entspannaktuatoren 145 sind hier als Hydraulikaktuatoren ausgebildet und werden über ein nicht dargestelltes Hydrauliksystem mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit versorgt.
Die beiden Aktuatoren 145 sind an ihrem Kopfbereich und den ausfahrbaren Enden der Teleskopstangen dieser Hydraulikaktuatoren 145 mit einer Klemmeinrichtung 170 ausgebildet, die über Halterungen 160 wiederum an den Köpfen der ausfahrbaren Teile der Hydraulikaktuatoren 145 angebracht sind. Zwischen den beiden Aktuatoren ist im oberen Bereich eine untere Klemmeinrichtung 180 vorhanden, die somit im Abstand unterhalb der darüber angeordneten Klemmeinrichtung 170 angeordnet ist. Die beiden Klemmeinrichtungen 170, 180 sind mit beweglichen Klemmbacken versehen, die ein Einklemmen einer Spannlitze 57a zwischen sich ermöglichen.
Aus der Darstellung der 3 ist zudem ersichtlich, dass am oberen Bereich des oberen Gestellteils 120 eine Abschereinrichtung 200 zwischen den beiden Aktuatoren und im Bereich zwischen den beiden Klemmeinrichtungen 170, 180 angeordnet ist. Die Abschereinrichtung 200 erlaubt das Abscheren und Durchtrennen einer Litze 57a zwischen den beiden Klemmeinrichtung 170, 180.
Alternativ zu den Hydraulikaktuatoren 145 können auch Pneumatik- oder elektromechanische Aktuatoren vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Abschereinrichtung 200 ebenfalls als hydraulikbetriebene Vorrichtung ausgebildet, sie kann aber selbstverständlich auch elektromechanisch oder pneumatisch betätigbar sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Unter Bezugnahme auf die 4-1-10 wird nun ein Abschervorgang mithilfe der Trennvorrichtung 100 im Einzelnen wie folgt beschrieben.
1. Positionieren der Litzentrennvorrichtung:
Wie aus der Darstellung der 3 hervorgeht, verlaufen die Spannelemente 57 im Wesentlichen vertikal im Bereich der Turminnenwand. Alle Spannlitzen 57a eines Spanngliedes 57 auf einmal zu durchtrennen würde zu große Kräfte freisetzen. Deswegen werden einzelne Spannlitzen 57a aus dem Spanngliederverbund 57 herausgetrennt, beispielsweise mittels Holzkeilen.
Sobald ein solches einzelnes Spannlitzenelement derart von den anderen Spannlitzen 57a herausgelöst ist, dass es umgriffen werden kann, wird ein Blech 250 zur Überbrückung eines im Boden vorhandenen Umlaufspalts oder Rinne eingelegt.
Daraufhin fährt ein Bediener die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 an ein Spannglied 57 heran, von dem eine Spannlitze 57a räumlich herausgelöst ist.
Wie insbesondere aus den 4-1 bis 4-6 zu sehen ist, besteht die obere Klemmeinrichtung 170 aus einer Aufnahme 171, welche mit einer seitlichen Nut 172 versehen ist. In die Aufnahme 171 ist ein Bolzenteil 173a, das mit einer konischen Bohrung versehen ist, eingelegt. Das Bolzenteil 173a hat einen Öffnungswinkel von 240° und wird mit einem Deckel 174 verbunden, beispielsweise durch Verschrauben.
Die untere Klemmeinrichtung 180 ist wie die obere Klemmeinrichtung 170 aufgebaut. Hier ist ein Bolzenteil 183a vorhanden, das ebenfalls einen Öffnungswinkel von 240° aufweist und in eine Aufnahme 181 in der unteren Klemmeinrichtung 180 eingelegt ist. Ein hier nicht gezeigtes Deckelteil verhindert ein herausfallen des Bolzenteils 183a.
Sobald die Bolzenteile 173a und 183 a in den oberen und unteren Klemmeinrichtung 170, 180 eingelegt sind, wird die zu durchtrennende Spannlitze 57a in den Schlitz dieser Bolzenteile 173a, 183a eingeführt.
Sobald diese Positionierung korrekt ausgeführt ist, werden die Bremselemente 115 betätigt, so dass die Vorrichtung nicht weiter bewegbar ist.
Daraufhin werden Bolzenteile 173b, 183b, die einen Öffnungswinkel von 120° aufweisen (in den 4-1 bis 4-4 nicht gezeigt), in den beiden Klemmeinrichtungen 170, 180 eingelegt. Sowohl in der oberen als auch unteren Klemmeinrichtung 170, 180 werden die jeweiligen Bolzenteile 173a, 173b und 183a, 183b um ihre vertikale Achse um 180° verdreht, wie in der 4-6 gezeigt. Die Drehung wird durchgeführt, um die Spannungen und Verformungen der Aufnahmen 171, 181 geringer zu halten.
Der Deckel 174 des Bolzenteils 173a ist mit einer Anschlagfläche 174a vorsehen, der gegen einen Anschlagschraube 175 anläuft, wenn die Einheit aus Bolzenteile 173a, 173b und Deckel 174 um 180° verdreht wird. Eine Endlagenabfrage über einen Näherungssensor zur Überwachung ist vorteilhaft, aber nicht explizit notwendig und hier auch nicht gezeigt.
2. Montieren der Abschereinrichtung:
In dem in 4-6 gezeigten Zustand wird nun die Abschereinrichtung 200 oberhalb der unteren Klemmeinrichtung 180 montiert. Es ist hierbei anzumerken, dass die Abschereinrichtung eventuell auch fest montiert bleiben kann, wenn die Platzverhältnisse das Montieren der Bolzenteile 173a, 173b, 183a, 183b es erlauben. Beispielsweise kann die Abschereinrichtung 200 zur Seite schwenkbar montiert sein.
In der 4-6 ist aber die Abtrenneinrichtung 200 zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen.
3. Entspannen der zu durchtrennenden Spannlitze:
Bei der in 4-6 gezeigten Ausgangssituation werden die Hydraulikaktuatoren 175 um ca. 25-50 mm eingefahren, sieh hierzu insbesondere 4-7. Dadurch legt sich als erstes der obere Klemmkeil 205, der zuvor auf der Spannlitze 57a in üblicher Weise montiert wurde, im Konus der Bolzenteile 173a, 173b an.
Anschließend werden die axial mit Tellerfedern (hier nicht dargestellt) gelagerten Hydraulikaktuatoren 175 aus dem Gestell 105, 120 gehoben, bis der untere Spannkeil 206 in dem Konus der Bolzenteile 183a, 183b anliegen. Dabei werden die Hydraulikaktuatoren 175 optional seitlich (radial) über PA6 Kunststoffplatten geführt.
Durch weiteres Einfahren der Hydraulikaktuatoren 175 wird die zu durchtrennende Spannlitze 57a weiter gespannt. Somit wird die Litze 57a im Bereich zwischen den beiden Klemmeinrichtungen 170, 180 entlastet. Die Litzenkraft wird jetzt über die Spannkeile 205, 206 und die Klemmeinrichtungen 170, 180 auf die Hydraulikaktuatoren 175 übertragen. Dieser Zustand ist in der 4-8 dargestellt. Wiederum ist anzumerken, dass hier zur besseren Übersichtlichkeit die Abschereinrichtung 200 nicht dargestellt ist.
Das Erreichen der erforderlichen Spannkraft, also der Kraft, die ein Entspannen der Spannlitze 57a zwischen den beiden Klemmeinrichtungen 170, 180 ermöglicht, kann mit Drucksensoren ermitteltet werden. Eventuell reicht es auch aus, den Einfahrweg der beiden Hydraulikaktuatoren zu ermitteln. Dieser beträgt beispielsweise 10 mm bis 40 mm, vorzugsweise ca. 15-25 mm, weiter vorzugsweise ca. 20 mm. Eventuell reicht es aus den Druck über ein Druckbegrenzungsventil einzustellen.
4. Durchtrennen der Spannlitze:
Wenn die Spannlitze 57a zwischen den beiden Klemmeinrichtungen 170, 180 entlastet, d.h. entspannt ist, siehe 4-9 wird die Spannkraft über die Hydraulikaktuatoren 175 in den unteren Teil der Spannlitze 57a übertragen. In diesem Zustand wird die Abtrenneinrichtung 200 aktiviert, beispielsweise über eine Fernbedienung, und die Spannlitze 57a durchtrennt. Als Abschereinrichtung 200 können jegliche bekannten Trenn- oder Abschereinrichtungen eingesetzt werden, insbesondere eignet sich z.B. eine Schere der Fa. Krenn mit der Bezeichnung KTR 19 N.
5. Entspannen der durchtrennten Spannlitze:
Nach dem Trennvorgang werden, wie in 4-10 gezeigt, die Hydraulikaktuatoren 175 um ca. 500 mm bis 900 mm, vorzugsweise mindestens 700 mm, per Fernbedienung ausgefahren. Die Hydraulikaktuatoren 175 senken sich in dem unteren Gestellteil 105 ab. Somit wird der untere Spannkeil 206 frei zugänglich. Anschließend wird der obere Spannkeil 205 frei.
Um ein Abheben des Gestells vom Boden zu verhindern, kann in einer beispielhaften Ausführungsform eine in vertikaler Richtung bewegliche Lagerung von Aktuatoren vorgesehen sein. In diesem Fall könnte zudem jeder Aktuator bodenseitig auf einem Federpaket gelagert sein, das wiederum am Gestell montiert ist. Insbesondere eignen sich hierfür Tellerfederpakete. Die Federpakte nehmen dann die Gewichtskraft der Aktuatoren auf. Im vorliegenden Beispiel sind diese Federpakete nicht gezeigt. Dabei wären dann die Aktuatoren gegenüber dem Gestell in (Gleit-)Führungen gelagert, die die vertikale Bewegung der Aktuatoren nicht behindern, aber deren Beweglichkeit zur Seite verhindern.
6. Demontage der Litzentrennvorrichtung:
Nach dem Entspannschritt kann, muss aber nicht, die Abschereinrichtung 200 von der unteren Klemmeinrichtung 180 abgenommen werden. Sobald die Aktuatoren 145 ausgefahren sind und geringe oder keine Spannkräfte mehr auf die Spannlitze 57a wirken, werden die Spannkeile 205, 206 entfernt und die oberen und unteren Bolzenteile 173a, 173b bzw. 183a, 183b um 180° zurückgedreht. In dieser Stellung werden nun die 120°-Bolzenteile 173b, 183b demontiert. Das obere Teilstück der durchtrennten Spannlitze 57a ist somit freigegeben, da es aber keine Spannung mehr aufweist, erfolgt kein unkontrolliertes Umherschleudern des Teilstücks der durchtrennten Spannlitze 57a.
Es sei angemerkt, dass bei Verwendung von Mengenteilern in dem Hydraulikversorgungssystem die Hydraulikaktuatoren 175 einmal komplett eingefahren werden (Notlagenausgleich) und dann wieder in die eingangs beschriebene Ausgangsposition gefahren werden. Die Litzentrennvorrichtung 100 kann nun zu einer anderen Spannlitze 57a verfahren werden. Daraufhin werden die obigen Schritte wiederholt.
Halbautomatikbetrieb:
Die obigen Schritte 3 bis 5 können im Automatikbetrieb erfolgen. Es kann eine Sicherheitstür vor die Windenenergieanlage montiert sein. Ein Zugang ist nur nach Anforderung möglich. Diese wird nur erteilt, wenn der Automatikzyklus beendet ist, oder beispielsweise der Notaus betätigt wurde. Zu Servicezwecken kann ebenfalls jederzeit die WEA betreten werden. Im Servicebetrieb kann jede Bewegung an dem Gerät selbst mittels Schalter und Taster bewegt werden. Der Steuerstand für den Automatikbetrieb befindet sich in einem Container, in welchem auch die Vorrichtungen und Werkzeuge aufbewahrt werden.
Eine Fernbedienung kann dazu genutzt werden, dass sich der Bediener aus dem Turminneren herausbewegt und in sicherer Entfernung mittels Kameraüberwachung, die hier nicht gezeigt ist, den gesamten Trennvorgang überwacht.
Für jeden Durchtrennvorgang sind unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur noch 5 bis 10 Minuten Arbeitstätigkeit notwendig und ein Durchtrennen aller Spannelemente auf einer Ebene am Boden kann in sicherer und kostengünstiger Weise durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

5: Windkraftanlage
10: Turm
15: Gondel
20: Rotorblatt
25: Fundament
30: Turmsegment
35: Turmsegment
40: Turmsegment
45: Turmsegment
50: Turmsegment
57, 58: Spannglied
57a: Spannlitze
100: Litzentrennvorrichtung
105: unteres Gestellteil
110: Rolle
115: Bremsbetätigung
120: oberes Gestellteil
125: vertikales Gestellteil
130: Querstange
140: Halterung
145: Entspannaktuator
150: horizontale Achse
160: Halterung
170: obere Klemmeinrichtung
171: Aufnahme
172: Nut
173a, 173b: Bolzenteile
174: Deckel
174a: Anschlagfläche
175: Anschlagschraube
180: untere Klemmeinrichtung
181: Aufnahme
183a, 183b: Bolzenteile
200: Abschereinrichtung
205: Spannkeil
206: Spannkeil

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 10225183 A1 [0004]
DE 20304654 U1 [0004]
DE 3839677 C2 [0004]
DE 3839677 A1 [0004]
DE 9206391 U1 [0004]
WO 2016166026 A1 [0010]
DE 1020131086921 [0010]
DE 102013016604 A1 [0010]

Claims

Vorrichtung (100) zum Trennen von beispielsweise im Inneren eines Turms (10) einer Windkraftenergieanlage (5) zugänglichen Spannelementen wie z.B. Spannlitzen (57a) eines Spanngliedes (57), das zum vertikalen Verspannen von Turmsegmenten (30, 35, 40, 45, 50) des Turms (10) dient, mit: - einem verfahrbaren Gestell (105, 120), - einer am Gestell (105, 120) angeordneten Entspannvorrichtung, die eine obere Klemmeinrichtung (170) und einer untere Klemmeinrichtung (180) umfasst, die beide dazu ausgebildet sind, ein oder mehrere Spannelemente (57a) lösbar mit einer Mindesthaltekraft zu ergreifen, wobei die beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) mit Hilfe mindestens eines Entspannaktuators (145) derart relativ zueinander beweglich sind, dass bei geschlossenen Klemmeinrichtungen (170, 180) und damit ergriffenem Spannelement (57a) der Abstand der beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) um einen Einfahrweg verkleinerbar ist und dadurch das zwischen den beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) befindliche Teilstück des Spannelementes (57a) entspannbar ist, und um einen Ausfahrweg, der mindestens um das 5 bis 20-fache größer ist als der Einfahrweg, vergrößerbar ist und dadurch nach Durchtrennen des Spannelements (57a) das weiterhin eingeklemmte Spannelement (57a) entspannbar ist, und - einer Abschereinrichtung (200), die dazu ausgebildet ist, das ergriffene und entspannte Spannelement (57a) zu durchtrennen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede Klemmeinrichtung (170, 180) zwei Bolzenteile (173a, 173b, 183a, 183b) umfasst, die zur Aufnahme an dem Spannelement montierten Spannkeilen (205, 206) ausgebildet sind, dass das zwischen den Klemmbacken befindliche Spannelement (57a) bei Betätigung mit der Mindestkraft unverrückbar klemmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die untere und/oder obere Klemmeinrichtung (170, 180) hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektromechanisch betätigbar sind.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der der mindestens eine Entspannaktuator (145) ein Hydraulikzylinder oder ein elektromechanischer Stellantrieb ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner mit: - einem Druckmediumversorgungssystem, das mit den Klemmeinrichtungen (170, 180) und/oder dem mindestens einen Entspannaktuator (145) und/oder der Abschereinrichtung (200) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, die hiermit verbundenen Komponenten (145, 170, 180, 200) mit unter Druck stehendem Druckmedium wie Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft zu versorgen.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der der mindestens eine Entspannaktuator (145) eine Empfangseinrichtung umfasst, die eine Steuerung des Entspannaktuators (145) erlaubt, und ferner mit: - einer von der Empfangseinrichtung separaten, räumlich hiervon beabstandeten Fernbedienung, die eine Eingabe von Steuerungsbefehlen für den mindestens einen Entspannaktuator (145) erlaubt und mit der Empfangseinrichtung kommunizieren kann.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der das Gestell umfasst: - einen unteren Gestellteil (105), an dem die Manövrierbarkeit der Vorrichtung (100) ermöglichende Komponenten wie z.B. Rollen (110) oder Gleitschienen angebracht sind, - einen mit vertikalem Abstand zu dem unteren Gestellrahmen (105) angeordneten oberen Gestellteil (120), wobei i) die beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) in vertikalem Abstand zueinander am oberen Gestellteil (120) angeordnet sind, und ii) die Abschereinrichtung (200) zwischen den beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) am oberen Gestellteil (120) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der der mindestens eine Entspannaktuator (145) einen Einfahrweg von 25 mm bis 100 mm und einen Ausfahrweg von 200 bis 1.000 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der mindestens eine Überwachungskamera an der Vorrichtung (100) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die dazu ausgebildet zu bewirken, dass: i) der mindestens eine Entspannaktuator (145) um einen Einfahrweg einfährt und/oder ii) die obere und untere Klemmeinrichtung (170, 180) aktiviert werden, so dass ein oder mehrere Spannelemente (57a) mit der Mindesthaltekraft ergriffen werden, und/oder iii) der mindestens eine Entspannaktuator (145) um den Einfahrweg einfährt, so dass das zwischen den beiden Klemmeinrichtungen (170, 180) befindliche Teilstück des Spannelementes (57a) entspannt ist, und/oder iv) die Abschereinrichtung (200) aktiviert wird und dadurch das zwischen den Klemmeinrichtungen (170, 180) befindliche und entspannte Teilstück des Spannelementes (57a) durchtrennt wird, und/oder v) der mindestens eine Entspannaktuator (145) um den Ausfahrweg, der mindestens das 5 bis 20-fache des Einfahrwegs beträgt, ausfährt, so dass das durchtrennte Spannelement (57a) nur noch eine verringerte Vorspannkraft hat, und/oder vi) die Klemmeinrichtungen (170, 180) gelöst und somit die Enden des durchtrennten Spannelementes (57a) freigegeben werden.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Aktuatoren (145) am unteren Gestellteil auf Federelementen, insbesondere Tellerfedern, stehen und in vertikaler Richtung gegenüber dem Gestell beweglich gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Aktuatoren (145) am Gestell in Führungen, insbesondere Gleitführungen, vertikal beweglich gelagert sind.
Verfahren zum Trennen von im Inneren eines Turms (10) einer Windkraftenergieanlage (5) zugänglichen Spannelementen wie z.B. Spannlitzen (57a) eines Spanngliedes (57), das zum vertikalen Verspannen von Turmsegmenten (30, 35, 40, 45, 50) des Turms (10) dient, mit folgenden Verfahrensschritten: - Einfahren mindestens eines Entspannaktuators (145) um einen Einfahrweg, so dass ein zwischen oberen und unteren Klemmeinrichtungen (170, 180) befindliches Teilstück des Spannelementes (57a) entspannt ist, - Durchtrennen des zwischen den Klemmeinrichtungen (170, 180) befindlichen und entspannten Teilstücks des Spannelementes (58a) mittels der Abschereinrichtung (200), - Ausfahren des mindestens einen Entspannaktuators (145) um einen Ausfahrweg, die mindestens das 5-20-fache des Einfahrwegs beträgt, so dass das durchtrennte Spannelement (57a) keine Vorspannkraft mehr hat, und - Lösen der oberen und unteren Klemmeinrichtung (170, 180).
Verfahren nach Anspruch 13, ferner mit: - Positionieren, insbesondere Heranfahren einer Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche an dem zu durchtrennenden Spannelement (57a), - Ausfahren des mindestens einen Entspannaktuators (145) um den Einziehweg,
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem zuerst die obere Klemmeinrichtung (170) und danach die untere Klemmeinrichtung gelöst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, bei dem die obere Klemmeinrichtung (170) und die untere Klemmeinrichtung (180) Bolzen (173a, 173b, 183a, 183b) aufweisen, die jeweils zum Aufnehmen eines an dem Spannelement (57a) montierten Spannkeilen (205, 206) ausgebildet sind und die durch Verfahren der Aktuatoren (145) mit den Spannkeilen (205, 206) in Eingriff gelangen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13-16, bei dem mindestens der Schritt des Abscherens fernsteuerbar ist.