DE19647515B4 - Windkonvertermontageeinrichtung - Google Patents

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Abstract

Windkonvertermontageeinrichtung, aufweisend eine Kranschere (3, 4), die aus einem unteren Ausleger (3) mit einem Fußsteil (1) und einem oberen Ausleger (4) mit einem Kopfteil (2) besteht, wobei das Fußteil (1) und das Kopfteil (2) mit jeweils einem Turmteil (8.1, 8.n) eines Windkonverterturms (8) lösbar verbindbar ist, die Kranschere (3, 4) durch Hydraulikzylinder (5; 5.1, 5.2) oder mechanische Betätigungsglieder (5; 5.1, 5.2) aufgespreizt und zusammengezogen werden kann und der obere Ausleger (4) der Kranschere (3, 4) mit einem Seilzug (11) ausgerüstet ist.

Description

  • Luftströmungskonverter werden mit im Bauwesen üblichen Krananlagen errichtet. Diese Montageeinrichtungen sind nicht speziell für die Errichtung von Windenergieanlagen hergerichtet und sind demzufolge hochaufwendige Montagehilfen zur Realisierung dieser speziellen Hochbauwerke. Insbesondere werden die Türme von Windenergieanlagen in Sektionen oder Turmteilen hergestellt und konzentrisch übereinander gestellt und über Flanschkonstruktionen miteinander verschraubt. Die Ausleger der konventionellen fahrbaren Krananlagen sind auf Errichtungsnabenhöhen der Windkraftanlagen von 50 bis 70 m beschränkt, so daß günstige Windnutzungshöhen von über 100 m für derzeitige Leistungsbereiche der Windenergieanlagen mit herkömmlichen Krananlagen im unwegsamen Gelände, wie Ackerland oder bergiges Forstland, hochaufwendige Zuwegungen erfordern. So sind für die Errichtung hochleistungsfähiger Windkraftanlagen derzeitig stark überdimensionierte Krananlagen erforderlich, um die Nabenhöhen von auch nur 50 bis 70 m zu erreichen, obwohl für diesen Errichtungsaufwand nur relativ geringe Einzellasten zu bewältigen sind. Wieterhin ist aus der DE 23 24 843 C2 eine Montageeinrichtung mit einer Montagebühne bekannt, die an einem Mast auf und ab bewegt werden kann und Lasten aufnimmt. Diese Lastaufnahme wird mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nun dem Windkraftanlagenfundament selbst zugeordnet; dadurch werden technische Vereinfachungen in der Handhabung und Technologie geschaffen und ökonomische Vorteile erzielt.
  • Durch die im Patentanspruch angegebene Lösung der Erfindung wird erreicht, daß eine spezielle relativ leichte kranartige Montagehilfe auf einem speziellen Fahrzeug auch im relativ unwegsamen Gelände ohne aufwendige Befestigung der Zuwegung an den Montageort gebracht werden kann und die erfindungsgemäße Einrichtung für den Errichtungszeitraum Bestandteil des Errichtungsgegenstandes der Windkraftanlage bleibt.
  • Die Erfindung sieht vor, daß sie selbst eine relativ kleine, dem Zweck entsprechende Ausführung einer Hilfskrananlage verwirklicht, die mit der Errichtung des Windenergiekonverters an dem Turm des zu errichtenden Windenergiekonverters mit dem Zuwachs aufsteigt und mit ihrer Hilfe in Bauabschnitten die einzelnen Turmteile nacheinander übereinander aufstellt. Schließlich hat die Erfindung auch die Aufgabe, an der Turmspitze arretiert, alle Windenergiekonverterbaugruppen, wie Gondel, Generator, Nabe, Getriebe und Rotorblätter zu haben und als Baukran und Montagehilfe genutzt zu werden. Nach Abschluß der Montage der Windenergieanlage kann sie selbst Bestandteil der Anlage werden und für Haveriefälle verbleiben oder durch selbstständiges Absteigen und mittels eines Spezialfahrzeuges abtransportiert werden. Wird im letzteren Fall nach Jahren für einen Getriebewechsel eine Krananlage benötigt, so wird sie zum Aufstieg wieder Bestandteil des Turmes und als Montagehilfe für den Getriebewechsel verwendet. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt nicht nur darin, Turmhöhen über 70 m von bis zu 200 m ohne größeren Aufwand als bisher für 40 bis 60 m Turmhöhen zu errichten; sondern vornehmlich und mit hohem wirtschaftlichen Vorteil darin, daß keine besonderen Zuwegungen für Schwerlastkrane von 300 bis 600 t erforderlich sind, die hochaufwendige Befestigungsmaßnahmen der voraussetzen und so leicht 10% der Anlageninvestition bedürfen.
  • Ein weiterer ökonomischer Vorteil ist, daß besondere Verfestigungen des Aufstellungsortes für die bislang notwendigen und mobilen schweren Auslegerkrananlagen entfallen und statt dessen das Fundament der Windkraftanlage schon mit der Errichtung zweckmäßige Einbeziehung erfährt und auf ihm alle Montagearbeiten allein ausreichend dimensioniert ausgeführt werden können. Gerade dieser besondere technisch vorteilige und ökonomische Errichtungsaufwand ist auch nach der Errichtung der Anlage im Falle einer Haveriebeseitigung von besonderer Aufwandserleichterung bezüglich des Kostenaufwandes für die Demontage und Montage von Anlagenteilen in großer Höhe nach einer Haverie.
  • An Hand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele erläutert. Die einzelnen Abbildungen zeigen:
  • 1 Windkonvertermontageeinrichtung mit verschraubbaren Fuß- und Kopfteil in mehreren Arbeitsstufent.
  • 2 Windkonvertermontageeinrichtung in Steigstellung mit Arretierbügeln.
  • 3 Windkonvertermontageeinrichtung in beispielsweise sehr hoher Ausführungsvariante und bisheriger Aufstellungskrananlage.
  • 4 Windkonvertermontageeinrichtung mit Seilzug-Steigeeinrichtung.
  • 5 Windkonvertermontageeinrichtung mit lösbarem Fuß- und Kopfteil.
  • Nach 1 wird die Windkonvertermontageeinrichtung auf dem Kranfahrzeug (7) an das Fundament (9) der zu errichtenden Windenergieanlage herangefahren und das erste Turmteil (8.1) mit dem Kopfteil (2) über die Kranschere (3, 4) verbunden. Nun wird über eine handelsübliche hydrauliche Steuerung die Kranschere (3; 4) der Windkonvertermontageeinrichtung aufgespreizt, so daß Teil (8.1) senkrecht über dem Fundament (9) auf das Fundament zentriert abgesetzt werden kann und mit dem Fundament zu verschrauben ist. Jetzt wird das Fußteil (1) vom Kranwagen gelöst und die Kranschere (3, 4) zusammengeführt, so daß das Fußteil (1) von (a) nach (b) bewegt wird und die Stellung (b, c) einnimmt. Im Bereich (b) ist eine nicht besonders dargestellte Zusammenführung vorgesehen, die eine automatische Zentrierung der Lochreihen realisiert. In dieser Stellung wird das Fußteil (1) mit dem Turmteil (8.1) verschraubt und danach das Kopfteil (2) vom Turmteil (8.1) gelöst. Nun wird mittels Seilzug (11) das Turmteil (8.2) auf das Turmteil (8.1) aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Danach wird das Kopfteil (2) mit dem Ausleger (4) der Kranschere (3, 4) beweglich verbunden und dann das Fußteil (1) gelöst. Wird nun die Kranschere (3, 4) über die Hydraulik, mittels Hydraulikzylinder (5) zusammengezogen, so wird nach kurzer Zeit die Stellung (b, c) am oberen Ende des Turmteils (8.2) erreicht. Nun wiederholen sich die Steigfolgen in der bis hier beschriebenen Folge bis zum höchsten Turmteil des Turmes (8). Sodann werden alle Turmkopfmontagen mit der Windkonvertermontageeinrichtung bis zur Endmontage vorgenommen.
  • Zum Abstieg der Windkonvertermontageeinrichtung wird eine zweite, bei der Herstellung des Turmes bereits vorbereitete Lochanordnung am Turmkopf für das Kopfteil (2) zur Arretierung benötigt. Der Abstieg der Windkonvertermontageeinrichtung erfolgt in umgekehrter Schraubfolge für das Kopf- und Fußteil. Schließlich kann die gesamte Windkonvertermontageeinrichtung auf dem am Fuß des Turmes stehenden Kranwagen verladen und zur nächsten Errichtung einer Windkraftanlage gefahren werden. Es kann aber auch über den eigenen Seilzug (11) oder einen im Turmkopf verbleibenden Wartungsseilzug die Windkonvertermontageeinrichtung herabgelassen werden.
  • In 2 wird ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das ohne innige Befestigung mit dem Turm für die Aufstiegsschritte nur mit zwei Arretierringen (12) am Fuß- und Kopfteil der Kranschere (3, 4) ausgerüstet ist. In dieser Ausführung wird mit Hilfe des Arretierringes (12) eine Klemmeinrichtung jeweils am Kopf- und Fußteil realisiert, die am Turm eine rutschfeste wechselseitige Arretierung für die Steigschritte bewirkt.
  • Nachdem gemäß 2 das Fundament (9) mit dem Fundamentring abgebunden ist, fährt das Kranfahrzeug mit der Windkonvertermontageeinrichtung bestückt an das Fundament (9) heran und wird als Hilfseinrichtung für die Aufstellung des ersten Turmteiles (8.1) zum Einsatz gebracht. Danach umringt das Fußteil (1) über einen Arretierring (12) das Turmteil (8.1) lose, indem der Arretierring um den Turm gelegt wird, so daß auf dem Fahrzeug (7) stehend die Windkonvertermontageeinrichtung noch die Stellung (b–c) einnimmt. Jetzt wird das Fußteil (1) vom Fahrzeug (7) gelöst und selbst weggefahren. Die Windkonvertermontageeinrichtung liegt nun in Stellung (a) an dem Turm an.
  • Über eine konventionelle Kransteuerung wird nun die Hydraulik der Windkonvertereinrichtung in Gang gesetzt, so daß sich das Kopfteil in die Stellung (c) bewegt. Wird nun die Richtung der Hydraulik umgeschaltet, tritt eine Arretierung in Stellung (c) ein und das Fußteil (1) wird von der Stellung (a) in die Stellung (b) gefahren. Wird nun erneut die Hydraulik umgeschaltet, wird das Fußteil (1) in Stellung (b) verklemmt und das Kopfteil (2) mit dem Arretierring (12) vom Turmteil (8.1) abgestreift. In Stellung (d) wird der Seilzug (11) zum Heben des Turmteils (8.2) betätigt und dazu benutzt, das Turmteil (8.2) auf das Turmteil (8.1) konzentrisch aufzusetzem und mit dem Turmteil (8.1) zu verschrauben. Indem nun das Kopfteil (2) mittels Ring (12) über das Turmteil (8.2) geführt wird, arretiert der Ring (12) im Bereich (d) die Kranschere (3, 4) und beginnt das Fußteil (1) aus Stellung (b) in Richtung (d) zu bewegen. Durch Umschaltung der Hydraulik wird nun am Turmteil (8.2) das Fußteil (1) etwa in Stellung (e) arretiert und der Ring (12) in Stellung (d) freigegeben. Nun kann Turmteil (8.3) in gleicher Folge wie Turmteil (8.2) aufgesetzt werden. Am letzten Turmteil (8) angekommen und verklemmt, dient die Windkonvertersteigeinrichtung als Montagehilfe für alle Baugruppen des Turmkopfes bis zur Inbetriebnahme der Windenergieanlage. Sie steigt dann entsprechend gegenläufig ab und kann jederzeit bei Haveriefällen aufsteigen und als Demontage- und Montage-Einrichtung Verwendung finden.
  • In 3 ist ein Windenergiekonverter mit Turm und Windkonvertermontageeinrichtung dargestellt. In dieser Darstellung ist die Windenergiemontageeinrichtung am obersten Turmteil als Montagehilfe für die Installation aller Baugruppen des Windenergiekonverters dargestellt. Am Fuße des Turmes wird beispielsweise gezeigt, daß mit derzeitiger schwerer mobiler Krantechnik Nabenhöhen von nur zwischen 40 und 60 Meter mit relativ hohem technischem Aufwand zu realisieren sind. Mit dieser Darstellung wird angedeutet, daß auch schon bei zwei bis drei Turmsektionen die erfindungsgemäße Ausführung der Windkonvertermontageeinrichtung den ökonomischen Aufwand beträchtlich reduziert. Diese beispielsweise Darstellung zeigt, daß Turmhöhen über 100 Meter Nabenhöhe mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ermöglicht werden, die aus technischer ökonomischer Sicht mit konventionellen Krantechnik nicht oder nur hochaufwendig zu realisieren sind.
  • Eine weitere Variante der Windkonvertermontageeinrichtung wird in 4 dargestellt, die nur mit einem Steig- und Arretierwerk (14) versehen ist, sonst aber in gleicher Weise als Montagehilfe für die Errichtung von Windenergiekonvertern Verwendung findet. Das Steigen der Windkonvertermontageeinrichtung wird hier über einen besonderen Steigseilzug (13) vorgenommen, indem dieser Seilzug am jeweils oberen Ende des Turmes befestigt wird und mittels einer dezentralen Seilzugwinde (15.1) oder einer zentralen Seilzugwinde (15.2) aus der jeweiligen Stellung (a) nach (b) gezogen wird und beispielsweise über hydraulische Klemmen (16) jeweils am oberen Turmteilende arretiertbar ist. Der Steigseilzug muß so bemessen sein, daß ein Abstieg und auch ein Aufstieg in einem Zug über alle Turmteile möglich ist.
  • In 5 wird eine Variante der erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt, die darstellt, wie für den Aufstieg von Turmteil zu Turmteil des Turmes (8) flexible lösbare Umschlingungen (17) dem Fußteil (1) zugeordnet sind, die mittels hydraulischen Klemmzylinder (10) eine rutschfeste lösbare Halterung mit dem Turm eingehen, dabei kann der Turm auch Rillen oder Bohrungen aufweisen, die ein Festhalten zwingend gewährleisten.
  • In der 5 ist desweiteren dargestellt, wie das Fußteil (1) von der Ausgangsstellung (a) in die Stellung (b) gebracht wurde, indem durch beispielsweise Verschraubung des Kopfteiles (2) am oberen Flansch des Turmteiles (8.1) durch Schließen der Kranschere (3, 4) mittels Hydraulikzylinder (5.1) in Stellung (c) gebracht wurde. Nachdem die Verklemmung des Fußteiles (1) in Stellung (b) erfolgt ist, wird das Kopfteil (2) in Stellung (c) vom Turmteil (8.1) gelöst und beispielsweise in Stellung (f) gebracht, indem Hydraulikzylinder (5.2) die Kranschere (3, 4) spreizt und Hydraulikzylinder (6) die Kranschere anhebt und gegebenenfalls zusätzlich mit einer am Ausleger (4) konstruktiv einbezogenen hydraulischen Baugruppe um 90 Grad verdreht.
  • In der gezeigten Stellung wird mittels Seilzug (11) das nächste Turmteil in Position (d) gebracht. Nachdem Turmteil (8.1) mit Turmteil (8.2) verschraubt wurde, wird das Kopfteil (2) mit Turmteil (8.2) lösbar verbunden und das Fußteil (1) aus der Position (b) in die Position (e) gebracht, indem die Kranschere (3 und 4) zusammengezogen wird. Nun wiederholt sich dieser Vorgang bis zur Position (b) am höchsten Turmteil. Nachdem alle Turmkopfausrüstungen des errichteten Windenergiekonverters mittels dieser Montagehilfe montiert wurden, wird nun die Windkonvertermontageeinrichtung in beliebiger Stellung, aber insbesondere in gestreckter Stellung, am eigenen Zugseil (11) herabgelassen.
  • Alle Einzelheiten der Ausführungsbeispiele sind auch untereinander austausch- oder kombinierbar, wie insbesondere aus 5 hervorgeht.
  • Für den Fall einer Haveriebeseitigung am Windenergiekonverter wird die Windkonvertermontageeinrichtung ebenfalls am eigenen Seil heraufgezogen und am höchsten Turmteil montiert. Zum Aufzug des Seilzuges (11) wird der hier nicht besonders dargestellte im Windkonverter fest installierte Wartungsseilzug verwendet. Natürlich kann auch ein schrittweiser Abstieg oder auch Aufstieg wie nach 1 erfolgen.
  • Schließlich sei allgemein darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung auch an beliebigen Bauwerken Anwendung finden kann. Hierzu sind jedoch spezielle Modifizierungen auszuführen notwendig, um sie den baulichen Erfordernissen anzupassen. Der Anwendungsbereich wird jedoch relativ klein bleiben, weil der Vorzug dieser Erfindung nur bei turmartigen Bauwerken – wie Windenergieanlagen – und im unwegsamen Gelände von besonderem ökonomischen Interesse ist.
  • 1
    Fußteil
    2
    Kopfteil
    3, 4
    Kranschere
    3
    Unterer Ausleger
    4
    Oberer Ausleger
    5
    Hydraulikzylinder oder mechanisches Betätigungsglied
    5.1
    Hydraulikzylinder oder mechanisches Betätigungsglied
    5.2
    Hydraulikzylinder oder mechanisches Betätigungsglied
    6
    Hydraulikzylinder oder mechanisches Betätigungsglied
    7
    Fahrzeug
    8
    Turm
    8.1 bis 8.n
    Turmteile
    9
    Fundament
    10
    Klemmeinrichtung
    11
    Seilzug
    12
    Arretierring
    13
    Seilzug
    14
    Arretierwerk
    15.1
    Seilzugwinde dezentral
    15.2
    Seilzugwinde zentral
    16
    Hydrauliche Klemmen

Claims (6)

  1. Windkonvertermontageeinrichtung, aufweisend eine Kranschere (3, 4), die aus einem unteren Ausleger (3) mit einem Fußsteil (1) und einem oberen Ausleger (4) mit einem Kopfteil (2) besteht, wobei das Fußteil (1) und das Kopfteil (2) mit jeweils einem Turmteil (8.1, 8.n) eines Windkonverterturms (8) lösbar verbindbar ist, die Kranschere (3, 4) durch Hydraulikzylinder (5; 5.1, 5.2) oder mechanische Betätigungsglieder (5; 5.1, 5.2) aufgespreizt und zusammengezogen werden kann und der obere Ausleger (4) der Kranschere (3, 4) mit einem Seilzug (11) ausgerüstet ist.
  2. Windkonvertermontageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Befestigung des Fußteils (1) auf einem Kranfahrzeug (7) für die Aufstellung des ersten Turmteils (8.1) zum Einsatz gebracht werden kann.
  3. Windkonvertermontageeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie vom Kranfahrzeug (7) durch Lösen des Fußteils (1) getrennt werden kann.
  4. Windkonvertermontageeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass dem Fußteil (1) flexible Umschlingungen (17) zum Umschlingen des Windkonverterturms (8) zugeordnet sind, die zum Arretieren der Windkonvertermontageeinrichtung am Windkonverterturm (8) mittels einer Klemmeinrichtungen (10) festziehbar sind.
  5. Windkonvertermontageeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Seilzug (11) zum Aufstellen der Turmteile (8.1) bis (8.n) und zum Auf- und Abseilen der gesamten Windkonvertermontageeinrichtung aus und in jede Höhe des Windkonverterturmes (8) dient.
  6. Windkonvertermontageeinrichtung, aufweisend eine Kranschere (3, 4), die aus einem unteren Ausleger (3) mit einem Fußsteil (1) und einem oberen Ausleger (4) besteht, wobei das Fußteil (1) als Steig- und Arretierwerk (14) ausgebildet ist und einen Windkonverterturm (8) lose umgibt und selbst mit hydraulischen Klemmeinrichtungen (16) rutschfest aber lösbar am Windkonverterturm (8) arretierbar ist und über einen Seilzug (13), der am jeweils oberen Ende des Windkonverterturmes (8) befestigbar ist, abschnittsweise hochgezogen werden kann.
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