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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstruktion eines Turms einer Windkraftanlage mit einer Außenseite und einer Innenseite, wobei die Windkraftanlage ein Bodensegment aus Beton und ein höher gelegenes Segment aus einem anderen Material als Beton umfasst und der besagte Bodenabschnitt und der höhere gelegene Abschnitt an einer Nahtstelle miteinander verbunden sind. Im Bereich dieser Nahtstelle wird ein Füllmaterial injiziert. Die Erfindung betrifft außerdem einen Turm einer Windkraftanlage mit einer Außenseite und einer Innenseite, bestehend aus einem Bodensegment aus Beton und einem höher gelegenen Segment aus einem anderen Material als Beton, wobei der besagte Bodenabschnitt und der höhere gelegene Abschnitt an einer Nahtstelle miteinander verbunden sind, in deren Bereich sich ein Füllmaterial befindet.
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Die technologische Entwicklung im Bereich Windenergieerzeugung umfasst immer größere und leistungsstärkere Maschinen zur Optimierung der abgegebenen Leistung. Dies geht jedoch einher mit immer größeren und schwereren Türmen. Somit muss die Entwicklung dieser Türme nach anderen Regeln erfolgen, die sich an Bemessungsgrundlagen wie Last, Materialfestigkeit und dynamischem Verhalten sowie Konstruktions-, Transport und Installationsbedingungen orientieren.
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Es ist möglich, Türme für Windkraftanwendungen zu fertigen und hierbei im Wesentlichen röhrenförmige Segmente aus Stahl zu verwenden. Allerdings ist dies beschränkt auf eine Turmhöhe von etwa 80 m. Höhere Türme, bei denen höhere Lasten auftreten, erfordern widerstandsfähigere Konstruktionen. Auf der anderen Seite gestatten die Transportparameter für den Transport von Windkraftanlagen an ihren Betriebsstandort nur Turmsegmente mit einem Durchmesser von ungefähr 4,5 m. Das wiederum bedeutet, dass die Stahlplatten solcher Turmsegmente entsprechend verstärkt werden müssen, wenn man höhere Türme mit mehr als 80 m Höhe bauen will, um eine bessere Stabilität zu erzielen. Aber auch hierfür sind aus Kostengründen und wegen der zu berücksichtigenden Materialeinsparung enge Grenzen gesetzt.
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Aus diesem Grund wurde der in der Einleitung genannte Turmtyp eingeführt. Die Besonderheit besteht darin, dass für bestimmte Teile der Türme von Windkraftanlagen Beton verwendet wird, speziell im unteren Bereich des Turms. Anstatt einen gesamten Turm aus Beton herzustellen, wird aufgrund der großen Höhe solcher Türme vorzugsweise nur das Bodensegment in dieser Art und Weise gefertigt. Das bedeutet, dass Aufwand und Materialeinsatz und auch die Kosten für die Herstellung der Türme von Windkraftanlagen mit großen Höhen von über 80 m in überschaubaren Grenzen gehalten werden können.
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EP 1 947 328 A1 beschreibt eine Verbindungseinrichtung für solche Hybridtürme von Windkraftanlagen, mit dessen Hilfe sich ein Metallsegment eines Turms einer Windkraftanlage an einem Betonsegment dieses Turms befestigen lässt. Die Verbindungseinrichtung umfasst einen Metallkörper, der über mehrere Verankerungsöffnungen verfügt, die so angepasst sind, dass das Material des Betonteils dort durchführt. Die Verbindungseinrichtung ist jedoch teilweise in den Turm der Windkraftanlage eingegossen und es ist schwierig, die Verbindungseinrichtung auszunivellieren, da diese Komponente groß und schwer ist und sich in der gegebenen Höhe nur schwer handhaben lässt.
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WO 2005/015013 A1 beschreibt einen Turm einer Windkraftanlage bestehend aus einem Turmsegment aus Beton und einem Turmsegment aus Stahl, das über einen Endteil verfügt, der in das Turmsegment aus Beton eingebettet ist. Das Turmsegment aus Stahl umfasst an seinem integrierten Endteil mehrere Verankerungselemente. Die besagten Verankerungselemente ragen radial an der inneren und der äußeren Wandfläche des Turmsegments aus Stahl hervor. Allerdings ist eine sehr hohe Betonwandstärke bei einer solchen Turmkonstruktion erforderlich, um horizontalen Lastkomponenten, die sich durch solche vorstehenden Elemente ergeben, standhalten zu können. Somit ist diese Konstruktion nicht sehr vorteilhaft für Windkraftanlagen mit Hybridtürmen.
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Es ist weiterhin gängig, die Nahtstelle zwischen dem Betonsegment und dem Stahlsegment oder einem Segment aus einem anderen Material bereitzustellen, indem ein Füllmaterial zwischen den Segmenten zusammen mit einer Anzahl von Vorspannbolzen verwendet wird. Eine solche Konstruktion wird in 1 gezeigt:
Zu sehen ist eine Detailansicht eines Turms einer Windkraftanlage 1 bestehend aus einem Bodensegment 3 aus Beton und einem höher gelegenen Segment 5 aus Stahl. Das Bodensegment 3 und das höher gelegene Segment 5 sind an einer Nahtstelle 10 miteinander verbunden. Zu diesem Zweck kommen zwei Schraubbolzen 7a, 7b zur Anwendung, die durch Kanäle 11 in dem Bodensegment 3 und durch Öffnungen im Fuß des höher gelegenen Segments 5 geführt werden. Ein Teil des Segments 5 ist zur Außenseite O gerichtet und ein anderer Teil dieses Segments ist zur Innenseite J des Turms 1 gerichtet. An jedem Ende der Schraubbolzen 7a, 7b werden Muttern 13a, 13b, 13c, 13d befestigt, sodass durch Anziehen der Muttern 13a, 13b, 13c, 13d eine feste Verbindung zwischen dem Bodensegment 3 und dem höher gelegenen Segment 5 erreicht wird. Um eine Verbindung zwischen dem Bodensegment 3 und dem höher gelegenen Segment 5 herzustellen, die kein Wasser durchlässt und somit die Innenseite J klar von der Außenseite O isoliert, wird ein Füllmaterial 9 in den Bereich der Nahtstelle 10 injiziert, das heißt oberhalb des Bodensegments 3 und unterhalb des Fußes des höher gelegenen Segments 5.
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Um die Segmente 3, 5 des Turms einer Windkraftanlage 1 so zu montieren, dass sich eine Konfiguration gemäß 1 ergibt, ist im Prinzip folgender Prozess erforderlich:
Zuerst wird das Bodensegment 3 aus Beton hergestellt, beispielsweise im Gleitschalungsverfahren oder durch Einsatz von vorgefertigten Turmmodulen oder durch das sogenannte Kletterschalungsverfahren. Zweitens wird das höher gelegene Segment 5 mit einem Kran auf das Niveau des Bodensegments 3 angehoben. Drittens wird das höher gelegene Segment 5 durch Zwischenbleche zwischen dem Bodensegment 3 und dem höher gelegenen Segment 5 ausnivelliert. In dem vierten Schritt wird das höher gelegene Segment 5 mit dem Bodensegment 3 verschraubt, und in einem fünften Schritt wird das Füllmaterial 9 in den Zwischenraum, der an der Nahtstelle 10 zwischen dem Bodensegment 3 und dem höher gelegenen Segment 5 verbleibt, eingefüllt. Danach werden die Schraubbolzen 7a, 7b und die Muttern 13a, 13b, 13c, 13d wahlweise nachgespannt.
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An dieser Stelle sei jedoch angemerkt, dass diese spezielle Konstruktion relativ schwierig und gefährlich herzustellen ist: Zunächst benötigt man ein Bodensegment 3 mit einer höheren Breite in dem besagten Bereich, in dem die Kanäle 11 für die Schraubbolzen 7a, 7b realisiert werden. Zweitens ist sowohl das Anziehen des Schraubbolzens 13b, der zur Außenseite O gerichtet ist, und das Einfüllen des Füllmaterials 9 in den Zwischenraum zwischen dem Bodensegment 3 und dem höher gelegenen Segment 5 kompliziert und kann nur mithilfe einer Plattform erfolgen, die außerhalb des Turms 1 platziert ist. Dies macht nicht nur zusätzliche Ausrüstung erforderlich und ist ein zusätzlicher Prozessschritt im Rahmen des Konstruktionsprozesses für den Turm 1, sondern stellt auch eine potenzielle Gefahr für die auf der Plattform beschäftigten Arbeiter dar. Insbesondere muss man sich vorstellen, dass die Höhe des Bodensegments 3 ungefähr 20 Meter oder sogar noch mehr betragen kann und außerdem dass der Bau des Turms 1 manchmal unter widrigen Wetterbedingungen an gefährlichen Standorten durchgeführt wird, beispielsweise bei starker Windeinwirkung vor der Küste. Alles in allem impliziert das Verbinden eines Bodensegments 3 und eines höher gelegenen Segments 5 in einer Art und Weise, die dem bisherigen Stand der Technik gemäß 1 entspricht, eine Reihe von Sicherheitsbedenken und ist außerdem recht mühsam und zeitaufwändig.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Möglichkeit dafür bereitzustellen, wie man ein höher gelegenes Segment mit einem Bodensegment aus Beton an einem Turm einer Windkraftanlage verbindet, insbesondere um die Sicherheit und/oder Effektivität zu erhöhen und/oder diesen Prozess zu beschleunigen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht und durch einen Turm einer Windkraftanlage gemäß Anspruch 13.
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Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung das vorstehend erwähnte Verfahren durch die Maßnahme verbessert, dass das Füllmaterial vollständig von der Innenseite des Turms aus injiziert wird.
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Mit anderen Worten: Keine Arbeiten für das Verbinden des Bodensegments mit dem höher gelegenen Segment müssen von einer Außenplattform aus durchgeführt werden. Dies kann zum Beispiel realisiert werden, indem ein Füllmaterial eingeführt wird, das sehr schnell aushärtet, sodass dieses Füllmaterial, während es von der Innenseite des Turms injiziert wird, bereits so schnell hart wird, dass es bei Erreichen der Außenseite bereits fest genug ist, um seine Position zu halten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Fluss des Füllmaterials von der Innenseite zur Außenseite durch entsprechende Begrenzungsmittel zu begrenzen. Derartige Begrenzungsmittel werden an späterer Stelle im Rahmen dieser Beschreibung näher spezifiziert.
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Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass keine Arbeiten von der Außenseite aus durchgeführt werden müssen. Dies macht auch die Verbindungsarbeiten leichter und sicherer, insbesondere im Hinblick auf das Einfüllen des Füllmaterials in den Zwischenraum zwischen dem Bodensegment und dem höher gelegenen Segment. Und damit sind die Schwächen des vorstehend beschriebenen bisherigen Standes der Technik nahezu beseitigt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Turm der vorstehend erwähnten Art dergestalt realisiert, dass die Ausdehnung des Füllmaterials an der Außenseite des Turms begrenzt wird. Demzufolge sind keine Arbeiten von der Außenseite des Turms erforderlich, um den Zwischenraum zwischen dem Bodensegment und dem höher gelegenen Segment auszufüllen, was durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben möglich gemacht wird. Das Begrenzen der Ausdehnung des Füllmaterials kann wiederum realisiert werden, indem man ein bestimmtes Füllmaterial mit Eigenschaften wie den vorstehend beschriebenen auswählt oder indem man Begrenzungsmittel verwendet, was nachfolgend näher beschriebenen wird.
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Besonders vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung ergeben sich durch die abhängigen Ansprüche, was in der nachfolgenden Beschreibung offengelegt wird. Damit können die Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren offengelegt werden, auch im Zusammenhang mit dem Turm und umgekehrt realisiert werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird Einpressmörtel als Füllmaterial verwendet. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass Einpressmörtel eine starke Nahtstelle bereitstellt und gleichzeitig beim Härten nicht schrumpft. Dies ist besonders wichtig in dem hier beschriebenen Fall, da eine Kontrolle des Füllvorgangs nur von einer Seite durchgeführt wird, das heißt von der Innenseite des Turms der Windkraftanlage. Das bedeutet, dass das Vorhandensein von Öffnungen, die nicht mit Füllmaterial ausgefüllt sind, von der Außenseite nicht erkennbar ist, sodass sichergestellt werden muss, dass solche nicht ausgefüllten Öffnungen nicht auftreten. Man benötigt daher ein sehr zuverlässiges Füllmaterial, und Einpressmörtel ist ein solches Material.
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Was das höher gelegene Segment betrifft, wird empfohlen, Metall, vorzugsweise Stahl, als Material zu verwenden. Da Stahl derzeit als Material für die Türme von Windkraftanlagen verwendet wird, die nur aus einem Material bestehen, sorgt die Kombination eines Bodensegments aus Beton mit einem Metallsegment, vorzugsweise einem Stahlsegment als höher gelegenem Segment, für zuverlässige Materialien, deren Reaktionen auf Umwelteinflüsse auf dem Gebiet der Türme von Windkraftanlagen bestens bekannt und erforscht sind.
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Wie vorstehend erwähnt, kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise durch Begrenzungsmittel realisiert werden, die den Fluss des Füllmaterials begrenzen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Fluss des Füllmaterials von der Innenseite zur Außenseite durch eine Abdeckung an der Außenseite begrenzt, wobei diese Abdeckung die Nahtstelle zwischen dem Bodensegment und dem höher gelegenen Segment überbrückt und diese Abdeckung um den gesamten Umfang des Turms im Bereich der Nahtstelle positioniert ist. Die besagte Abdeckung fungiert als eine Art Adapter und kann aus mehreren Teilstücken bestehen, die entlang der Segmente des Turmumfangs aneinander ausgerichtet werden. Auf diese Weise lässt sich realisieren, dass die kombinierten Abdeckungsteile den gesamten Umfang entlang der Segmente des Turms abdecken. Zu diesem Zweck können die Abdeckungsteile auch miteinander verbunden werden, zum Beispiel durch Befestigungsmittel.
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Eine solche Abdeckung kann wahlweise an dem Bodensegment oder an dem höher gelegenen Segment befestigt werden, bevor das höher gelegene Segment auf das Bodensegment platziert wird, sodass das Begrenzungsmittel für das Füllmaterial auf der Außenseite des Turms bereits bereitgestellt wird.
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Mit anderen Worten: Anstatt derartige Begrenzungen in 20 Metern Höhe oder mehr bereitzustellen, können die Begrenzungen bereits montiert werden, bevor das höher gelegene Segment auf das Bodensegment aufgesetzt wird. Zum Beispiel kann das Bodensegment abgeschlossen und fertiggestellt werden, indem man eine solche Abdeckung oben am Außenumfang des Bodensegments anbringt.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die verwendete Abdeckung Teil eines Profils ist, das, beispielsweise durch Verschrauben, an dem Bodensegment und/oder an dem höher gelegenen Segment im Bereich der Nahtstelle befestigt wird. Ein solches Profil ist dadurch gekennzeichnet, dass es nicht nur eine Umfangsebene definiert, wie man dies von einer Abdeckung erwartet, sondern vielmehr mindestens zwei Ebenen definiert, von denen sich eine in geeigneter Weise platzieren lässt, um das Bodensegment und das höher gelegene Segment zu überbrücken, das heißt zu verbinden. Zum Beispiel kann eine Ebene einfach eine Erweiterung des Bodensegments darstellen, während die andere Ebene in Richtung der Innenseite des Turms führen kann. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass das Füllmaterial bis zum oberen Rand des Bodensegments gelangt, aber an der Oberseite nicht herausläuft, wenn Füllmaterial in ausreichender Menge eingefüllt worden ist.
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Bei Einsatz eines solchen Profils ist es besonders bevorzugt, dass dieses Profil aus mindestens zwei Teilen besteht – einem ersten Teil, der an dem Bodensegment oder an dem höher gelegenen Segment befestigt ist, und einem zweiten Teil, der an dem ersten Teil befestigt ist. So kann es sich beispielsweise bei dem ersten Teil um ein Unterteil handeln, das an dem Bodensegment befestigt ist, und bei dem zweiten Teil kann es sich um ein Oberteil handeln, das in Richtung des höher gelegenen Segments weist. Allerdings müsste das Oberteil nicht notwendigerweise mit dem höher gelegenen Segment verbunden sein, aber es ist auf jeden Fall mit dem ersten Teil verbunden. Das bedeutet, dass die beiden genannten Teile unterschiedliche Erweiterungen oder Ebenen bilden können, beispielsweise die vorstehend erwähnten Erweiterungen oder Ebenen. Das Verwenden von zwei unterschiedlichen Teilen des Profils bedeutet außerdem, dass der erste Teil beispielsweise als standardmäßiges Konstruktionselement für alle Arten von Türmen von Windkraftanlagen verwendet werden kann, während der zweite Teil aus einer Reihe von möglichen zweiten Teilen verwendet wird und je nach Größe und dem allgemeinen Auslass sowie der konstruktiven Ausführung des Turms der Windkraftanlage in dem konkreten Fall ausgewählt wird.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Abdeckung zumindest teilweise in einem Winkel, das heißt mehr als 0° und weniger als 90°, zur vertikalen Ausdehnung des Turms ausgerichtet ist. Dies bedeutet, dass die Abdeckung weder rein vertikal noch rein horizontal ausgerichtet ist. Eine rein vertikale Ausrichtung würde die Gefahr erhöhen, dass das Füllmaterial am oberen Ende der Abdeckung austritt, das heißt in dem Bereich des höher gelegenen Segments, während eine rein horizontale Ausrichtung bedeuten würde, dass die Abdeckung den Zwischenraum zwischen dem höher gelegenen Segment und dem Bodensegment nicht überbrücken könnte. Indem die Abdeckung zumindest teilweise in einem Winkel angeordnet wird, lassen sich diese möglichen Nachteile daher wirksam umgehen.
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Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die Abdeckung ein elastisches Material umfasst. Die Abdeckung lässt sich dann flexibler einsetzen, da das elastische Material seine Form so anpasst, dass es den Zwischenraum zwischen dem Bodensegment und dem höher gelegenen Segment perfekt überbrückt. Zum Beispiel kann eine Metallabdeckung verwendet werden, die über eine ausreichende Elastizität verfügt und gebogen werden kann, ohne zu brechen und/oder ohne dauerhaft deformiert zu werden. Eine solche Metallabdeckung kann dauerhaft an dem Bodensegment oder dem höher gelegenen Segment fixiert werden und lose mit dem jeweils anderen Segment verbunden sein. Darüber hinaus kann die Form einer solchen flexiblen Abdeckung so beschaffen sein, dass die Abdeckung wie eine Feder arbeitet. Die lose Verbindung zu dem zweiten Segment kann in der Weise realisiert werden, dass dieses Segment über einen Vorsprung verfügt, hinter dem sich in Richtung zur Innenseite des Turms eine Öffnung befindet. Ein Endteil der Abdeckung kann dann in die Öffnung eingesetzt werden und wird von dem Vorsprung in Position gehalten. Dies hat den Effekt, dass eine solche Montage realisiert werden kann, während das höhere gelegene Segment auf das Bodensegment aufgesetzt wird. Die lose Verbindung wird allerdings faktisch zu einer dauerhaften Verbindung, da das Füllmaterial in den Zwischenraum zwischen den beiden Segmenten eingefüllt wird, was für eine Art von Haftverbindung zwischen der Abdeckung und dem höher gelegenen Segment sorgt.
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Es ist daher ebenfalls eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Abdeckung in einen dauerhaften Kontakt mit einer Kontaktfläche des Bodensegments und/oder des höher gelegenen Segments im Bereich der Nahtstelle zwischen diesen beiden Segmenten zu bringen. Dies stellt sicher, dass eine stabile Anordnung des Bodensegments, des höher gelegenen Segmentes, der Abdeckung selbst und des Füllmaterials realisiert wird. Alternativ kann jedoch auch eine Möglichkeit bereitgestellt werden, die Abdeckung nach dem Injizieren des Füllmaterials zu entfernen. In einem solchen Fall wird die Abdeckung nur in einen nicht dauerhaften Kontakt mit den Kontaktflächen des Bodensegments und des höher gelegenen Segments gebracht und nach dem Füllvorgang wieder entfernt, zum Beispiel durch Abreißen der Abdeckung von der Außenseite, insbesondere von unten, da dies sicherstellt, dass sich niemand oben auf Höhe der Nahtstelle zwischen dem höher gelegenen Segment und dem Bodensegment befinden muss. Dies kann beispielsweise mithilfe eines Seils realisiert werden, das an der Abdeckung befestigt wird und an dem vom Boden aus gezogen wird.
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Während des Füllvorgangs ist besonders darauf zu achten, dass das Füllmaterial den gesamten Zwischenraum zwischen dem höher gelegenen Segment und dem Bodensegment ausfüllt. Während dies beim bisherigen Stand der Technik durch Sichtkontrolle von der Innenseite und der Außenseite des Turms aus sichergestellt werden kann, ist eine derartige Vorgehensweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht möglich oder erwünscht. Aus diesem Grund muss ein Anzeigemittel für eine Sättigung des Zwischenraums zwischen den beiden Segmenten zur Anwendung kommen. Eine besonders vorteilhafte Art und Weise für die zuverlässige Anzeige einer solchen Sättigung wird durch Verlegen eines Luftschlauches von der Außenseite zur Innenseite erzielt, vorzugsweise entlang einer unteren Stirnseite des höher gelegenen Segments im Bereich der Nahtstelle. Dieser Luftschlauch definiert einen Auslass für Luft während des Injizierens des Füllmaterials und zeigt als Indikator, dass der Bereich der Nahtstelle vollständig mit Füllmaterial gefüllt ist. Diese Anzeige erfolgt, sobald das Füllmaterial an dem Ende des Luftschlauchs, das zur Innenseite des Turms weist, aus dem Luftschlauch austritt. Dies zeigt, dass das Füllmaterial das obere Ende des Zwischenraums an dem Ende des Luftschlauchs, das in Richtung der Abdeckung weist, erreicht hat. Es ist besonders vorteilhaft, wenn sich der Luftschlauch am höchsten Punkt des Zwischenraums befindet, insbesondere, wenn der Luftschlauch bis zu einem Punkt reicht, der sehr nah an der Abdeckung liegt. In diesem Fall wird eine vollständige Füllung des Zwischenraums mit Füllmaterial angezeigt, wenn das Füllmaterial an dem Ende des Luftschlauchs, das zur Innenseite des Turms weist, austritt. Ein solcher Luftschlauch kann nur an einem Punkt entlang des Umfangs des Turms verlegt werden; es ist jedoch bevorzugt, dass mehrere Luftschläuche verlegt werden, vorzugsweise in bestimmten gleichbleibenden Abständen entlang des Umfangs des Turms.
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Eine besonders vorteilhafte Art und Weise für das Verlegen eines solchen Luftschlauchs besteht darin, diesen Luftschlauch in ein Zwischenblech einzuschließen, das dazu dient, das höher gelegene Segment auf dem Bodensegment an bestimmten Punkten entlang des Umfangs des Turms auszunivellieren. Zu diesem Zweck verfügt das Zwischenblech vorzugsweise über eine in Richtung des höher gelegenen Segments weisende Öffnung, in die der Luftschlauch eingefügt und somit fest genug fixiert und auf korrekte Weise ausgerichtet werden kann, ohne dass hierfür weitere Ausrichtungsmaßnahmen erforderlich sind. Luftschläuche können jedoch auch an dem höher gelegenen Segment angebracht werden, zum Beispiel durch Anhaften der Luftschläuche an das höher gelegene Segment im Bereich der Nahtstelle oder durch andere Befestigungsmittel. Es sei darauf hingewiesen, dass der Luftschlauch auch als Auslass für Gase, zum Beispiel Luft, während des Injektionsvorgangs dienen kann, beispielsweise in Fällen, in denen Gasblasen während des Injektionsvorgangs in dem Füllmaterial aufsteigen.
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Um die Stabilität zu erhöhen und um eine größere Nahtstelle zwischen dem höher gelegenen Segment und dem Bodensegment zu erhalten, ist es besonders bevorzugt, dass das höhere gelegene Segment in einem Segment im Bereich der Nahtstelle eine L-Form bildet, wobei ein erster Teil der L-Form nach oben auskragt und ein zweiter Teil der L-Form zur Innenseite des Turms gerichtet ist. Eine solche L-Form ist vorzugsweise so ausgeführt, dass der erste Teil und der zweite Teil im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Der Effekt einer L-Form des höher gelegenen Segments in diesem Bereich ist im Allgemeinen der, dass das höher gelegene Segment stabiler auf dem Bodensegment aufliegt und leichter in die richtige Ausrichtung auf dem Bodensegment gebracht werden kann, zum Beispiel durch Zwischenbleche. Darüber hinaus bedeutet der vergrößerte Nahtstellenbereich, dass mehr Füllmaterial in den Zwischenraum zwischen dem Bodensegment und dem höher gelegenen Segment eingebracht werden kann, was für eine stabilere sowie eine wasserdichtere und gasfestere Verbindung zwischen den beiden Segmenten sorgt.
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Im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik, bei dem das höher gelegene Segment und das untere Segment an der Innenseite und an der Außenseite des Turms mit Schraubbolzen verbunden sind, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft, wenn die Schraubbolzen, die das Bodensegment und das höher gelegene Segment verbinden, alle an der Innenseite des Turms positioniert sind. Dies stellt sicher, dass nicht nur der Füllvorgang von der Innenseite des Turms aus durchgeführt werden kann, sondern auch der Verschraubungsvorgang, das heißt der Vorgang für das Herstellen einer festen Verbindung. Dies wiederum impliziert eine deutliche Gefahrenminderung für das Personal im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik, bei dem das Verschrauben zumindest teilweise an der Außenseite des Turms durchgeführt wird.
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Andere Objekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich, wenn man die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen berücksichtigt. An dieser Stelle sei jedoch angemerkt, dass die Zeichnungen ausschließlich zu Illustrationszwecken dienen und nicht die Grenzen der vorliegenden Erfindung definieren.
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In den Zeichnungen verweisen gleiche Referenznummern durchgängig auf gleiche Objekte. Objekte in den Diagrammen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu abgebildet.
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1 zeigt eine Schnittansicht von einem Detail eines Turms einer Windkraftanlage gemäß dem bisherigen Stand der Technik.
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2 zeigt eine Schnittansicht von einem Detail eines Turms einer Windkraftanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt eine detailliertere Schnittansicht der Nahtstelle zwischen dem Bodensegment und dem höher gelegenen Segment des Turms der Windkraftanlage aus 2.
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4 zeigt eine Draufsicht auf das Bodensegment des Turms der Windkraftanlage aus 2 und 3.
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1 wurde bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des bisherigen Standes der Technik besprochen.
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2 zeigt ein Detail eines Turms einer Windkraftanlage 1' gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht. Der Turm 1' umfasst ein Bodensegment 3 aus Beton und ein höher gelegenes Segment 5' aus Stahl, die durch einen Schraubbolzen 7 miteinander verbunden sind, wobei dieser Schraubbolzen durch einen Kanal 11' im Bodensegment 3 durchgeführt ist. Der Schraubbolzen 7 ragt an beiden Enden bis in die Innenseite J des Turms (nur das obere dieser beiden Enden wird gezeigt). Im Bereich der Nahtstelle 10 zwischen dem Bodensegment 3 und dem höher gelegenen Segment 5' wird Einpressmörtel 9 als Füllmaterial von der Innenseite J des Turms 1' eingefügt, während von der Außenseite O der Fluss des Einpressmörtels 9 durch eine Abdeckung 17 begrenzt ist. Die Abdeckung 17 ist an dem Bodensegment 3 mithilfe eines kleinen Schraubbolzens 19 dauerhaft fixiert. Das höher gelegene Segment 5' hat eine L-Form. Dieses Segment umfasst einen vertikalen Teil 5a' und einen horizontalen Teil 5b', der in Richtung der Innenseite J des Turms 1' weist. Der vertikale Teil 5a' und der horizontale Teil 5b' stehen senkrecht zueinander. Ein Luftschlauch 15 wird im Bereich der Nahtstelle 10 an der Oberfläche des höher gelegenen Segments 5', das heißt des horizontalen Teils 5b', verlegt, wobei diese Oberfläche in Richtung des Bodensegments 3 weist.
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Deutlicher zu sehen ist diese Anordnung in einer Detailsicht der Nahtstelle 10, wie sie in 3 gezeigt wird. Insbesondere ist zu sehen, dass das höher gelegene Segment 5' über einen kleinen Vorsprung 23 an der in Richtung des Bodensegments 3 weisenden Oberfläche 22 verfügt, gleich neben der Außenseite O des Turms 1'. Hinter dem Vorsprung 23 ist in Richtung der Innenseite J eine ringförmige Öffnung 21 oder eine Nut angeordnet. Diese Öffnung 21 dient als Widerlager für die federartige Abdeckung 17. In die Öffnung 21 wird ein Ende des Luftschlauchs 15 geführt, wohingegen sich das andere Ende des Luftschlauchs 15 an der Innenseite J des Turms 1' befindet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Einpressmörtel 9, der von der Innenseite J in die Nahtstelle 10 gegossen wird, in den gesamten Zwischenraum der Nahtstelle 10 eingefüllt wird, bis hin zur höchsten Ebene des Zwischenraums im Bereich nahe der Außenseite O des Turms 1', wobei diese höchste Ebene durch die Öffnung 21 definiert wird. Nur wenn diese Öffnung 21 mit Einpressmörtel 9 gefüllt wird, gelangt der Einpressmörtel 9 in den Luftschlauch 15 und tritt letztendlich am anderen Ende des Luftschlauchs 15 wieder aus, um anzuzeigen, dass der Füllvorgang abgeschlossen ist.
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Die Abdeckung 17 umfasst einen ersten Teil 17a und einen zweiten Teil 17b. Der zweite Teil 17b ist mit dem Bodensegment 3 durch den Schraubbolzen 19 verbunden, wie im Zusammenhang mit 2 bereits erwähnt wurde. Der erste Teil 17a ist durch einen weiteren Schraubbolzen 25 mit dem zweiten Teil 17b verbunden. Der zweite Teil 17b hat eine rechteckige L-Form, sodass der Teil dieses zweiten Teils, der von dem Bodensegment 3 absteht, rein vertikal ausgerichtet ist. Gleichzeitig hat der erste Teil 17a ebenfalls eine L-Form, jedoch eine, deren Form nicht senkrecht ist. Vielmehr ist der Winkel des ersten Teils 17a größer als 90°. Daher ist die allgemeine Form der Abdeckung 17 teilweise winklig im Hinblick auf das höher gelegene Segment 5'. Der erste Teil 17a endet in der Öffnung 21, sodass dieser Teil von dem Vorsprung 23 in der Öffnung 21 gehalten wird. Da der Einpressmörtel 9 die gesamte Nahtstelle 10 auffüllt, heftet dieser Einpressmörtel auch den ersten Teil 17a an das höher gelegene Segment 5' des Turms 1'. Der Einpressmörtel 9 verbindet auch das höher gelegene Segment 5' an der zugehörigen Oberfläche 22 mit dem Bodensegment 3; dies geschieht an einer Oberfläche 20, die in Richtung des höher gelegenen Segments 5' weist.
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In 4 wird die Nahtstelle 10 in einer Draufsicht gezeigt, wobei das höher gelegene Segment 5' nicht gezeigt wird. Mehrere Merkmale der vorliegenden Erfindung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform sind in diesem Zusammenhang deutlicher zu sehen. Zunächst ist zu sehen, dass entlang des gesamten Umfangs des Turms 1' Kanäle 11' in das Bodensegment 3 eingefügt worden sind. Zweitens sind Zwischenbleche 29 auf die Oberfläche 20 des Bodensegments 3 aufgesetzt worden. Diese Zwischenbleche werden verwendet, um das höher gelegene Segment 5' auszunivellieren, das heißt, um dieses Segment rein vertikal auszurichten. Darüber hinaus wurden Luftschläuche 15 entlang des gesamten Umfangs des Turms 1' verlegt. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass das ordnungsgemäße Verfüllen der Nahtstelle 10 entlang des gesamten Umfangs des Turms 1' kontrolliert werden kann, während der Füllvorgang durchgeführt wird. Wie vorstehend erwähnt, können die Luftschläuche 15 auch in (nicht gezeigte) Öffnungen in den Zwischenblechen 29 eingefügt werden, welche in Richtung des höher gelegenen Segments 5' weisen. Dies würde sicherstellen, dass die Luftschläuche 15 ordnungsgemäß nahe der Oberfläche 22 des höher gelegenen Segments 5' ausgerichtet werden.
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Der Klarheit halber sei angemerkt, dass die Verwendung von „ein”, „einer” oder „eines” im Rahmen der gesamten Anwendung eine Mehrzahl nicht ausschließt, und „umfasst” andere Schritte oder Elemente nicht ausschließt. Der Ausdruck „Entfernungen” schließt auch eine einzelne Entfernung ein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1947328 A1 [0005]
- WO 2005/015013 A1 [0006]
