DE202012100446U1 - Steel tower for wind turbines - Google Patents

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Abstract

Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren auf einem Fundament (3) stehende, übereinander angeordneten und mittels Flansche (2) miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten (1), wobei um ein Stahlturmsegment (1) ein schalenförmig um das Stahlturmsegment (1) angeordnetes sowie kraft- und formschlüssig befestigtes Übergangselement (6) mit mindestens zwei Turmstützen (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Turmstütze (7) und dem zwischen Fundament (3) und Übergangselement (6) angeordneten Stahlturmsegmenten (1) jeweils ein inneres Fachwerk (8) angeordnet ist.Steel tower, in particular for a wind power plant, consisting of several steel tower segments (1) standing on a foundation (3), one above the other and connected to one another by means of flanges (2) frictionally and positively fastened transition element (6) with at least two tower supports (7) is arranged, characterized in that between each tower support (7) and the steel tower segments (1) arranged between the foundation (3) and transition element (6) there is an inner framework (8) is arranged.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahlturm für eine Windkraftanlage (WEA) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steel tower for a wind turbine (WEA) according to the preamble of claim 1.

Derartige Stahltürme für Windkraftanlage werden zur effizienten Ausnutzung von Strömungsgeschwindigkeiten erdnaher Luftschichten eingesetzt.Such steel towers for wind power plants are used for the efficient utilization of flow velocities of near-earth air layers.

Die Effizienz von Windkraftanlagen erhöht sich, wenn hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Luftschicht vorliegen, durch die der Rotor in Rotation versetzt wird. Da diese konstanten, hohen Strömungsgeschwindigkeiten mit der Anlagenhöhe von WEA zunehmen, geht das Bestreben dahin, immer höhere Türme für Windkraftanlagen zu entwickeln und zu bauen. Diesem Bestreben sind aber mit üblichen Ausführungsformen von Türmen für Windkraftanlagen Grenzen gesetzt, da die Durchmesser der untersten Turmsegmente deutlich größer als 4 m sein müssten, um die aus höheren Türmen resultierenden größeren Belastungen der Windkraftanlage über den Turm in das Fundament einleiten zu können und dabei gleichzeitig noch vertretbare Blechdicken im Turmfußbereich zu dimensionieren. Derartige Türme sind deshalb jedoch für einen Straßentransport zu den Anlagenstandorten ungeeignet.The efficiency of wind turbines increases when there are high flow velocities in the air layer which causes the rotor to rotate. As these constant, high flow velocities increase with the plant height of wind turbines, the goal is to develop and build ever higher towers for wind turbines. This endeavor, however, are limited by conventional embodiments of towers for wind turbines, since the diameters of the lowest tower segments would have to be significantly greater than 4 m in order to be able to initiate the higher loads of the wind turbine resulting from higher towers via the tower into the foundation and at the same time to dimension still acceptable sheet thicknesses in the tower foot area. However, such towers are therefore unsuitable for road transport to the plant sites.

Zur Überwindung dieses Problems sind verschiedene Lösungswege bekannt. Einer dieser Lösungswege ist das Abstützen des Turmes, indem durch seitliche Stützen ein Teil der Belastungen des Turmes aufgenommen wird, so dass dieser im unteren Abschnitt kleinere Durchmesser aufweisen kann als ein Turm ohne Stützen.To overcome this problem, various approaches are known. One of these approaches is to support the tower by taking part of the tower loads through lateral supports so that it can have smaller diameters in the lower section than a tower without supports.

So ist aus der US 2011/0142682 A1 ein Turm für eine Windkraftanlage bekannt, der abschnittsweise einen Hohlzylinder mit mehreren Stützen aufweist. Dabei wird die Last aus der Windkraftanlage über den Turm, den Hohlzylinder und die seitlichen Stützen in den Untergrund übertragen.So is out of the US 2011/0142682 A1 a tower for a wind turbine known in sections, a hollow cylinder having a plurality of supports. The load from the wind turbine is transmitted through the tower, the hollow cylinder and the lateral supports in the underground.

Allerdings hat diese Lösung den Nachteil, dass die Stützen des Turmes nur geringe, durch den anströmenden Wind entstehende Schubkräfte aufnehmen können.However, this solution has the disadvantage that the columns of the tower can absorb only small, resulting from the oncoming wind shear forces.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Stahlturm zu entwickeln, mit dem einerseits Turmhöhen von großer 80 m, vorzugsweise von größer oder gleich 120 m erreicht werden, wobei dessen Stahlturmsegmente für den Straßentransport geeignet sind, und der andererseits mit deren Stützen hohe, durch den anströmenden Wind entstehende Schubkräfte aufnimmt.The invention is therefore based on the object to develop a steel tower, with the one hand tower heights of large 80 m, preferably greater or equal to 120 m are achieved, the steel tower segments are suitable for road transport, and on the other hand with their supports high, absorbed by the oncoming wind shear forces.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.This object is solved by the features of claim 1. Expedient refinements emerge from the subclaims 2 to 4.

Der neue Stahlturm beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Stahlturmes, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren auf einem Fundament stehende, übereinander angeordneten und mittels Flansche miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten, wobei um ein Stahlturmsegment ein schalenförmig um das Stahlturmsegment angeordnetes sowie kraft- und formschlüssig befestigtes Übergangselement mit mindestens zwei Turmstützen angeordnet ist, ist es, dass zwischen jeder Turmstütze und dem zwischen Fundament und Übergangselement angeordneten Stahlturmsegmenten jeweils ein inneres Fachwerk angeordnet ist. Dadurch erreicht der Stahlturm einerseits eine Turmhöhe von größer oder gleich 120 m, wobei die Stahlturmsegmente im Durchmesser maximal 4 m betragen und deshalb für den Straßentransport geeignet sind. Andererseits können die Stützen durch das innere Fachwerk hohe, durch den anströmenden Wind entstehende Schubkräfte, aufnehmen.The new steel tower eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art. Advantageous in the application of the new steel tower, in particular for a wind turbine consisting of several standing on a foundation, stacked and interconnected by means of flanges steel tower segments, with a steel tower segment a cup-shaped around the steel tower segment arranged and non-positively and positively fastened transition element with at least two Tower supports is arranged, it is that between each tower support and arranged between the foundation and transition element steel tower segments each an inner truss is arranged. As a result, the steel tower reaches on the one hand a tower height of 120 m or more, whereby the steel tower segments have a maximum diameter of 4 m and are therefore suitable for road transport. On the other hand, the columns can take high through the inner truss, resulting from the oncoming wind shear forces.

Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn zwischen benachbarten Turmstützen jeweils ein äußeres Fachwerk angeordnet ist, weil dadurch die Stabilität des Turmes weiter erhöht wird und die einzelnen Elemente des Fachwerkes dabei leichter ausgelegt werden können. Dadurch verringern sich die Transportaufwände.It is particularly advantageous if between each tower supports an outer truss is arranged, because thereby the stability of the tower is further increased and the individual elements of the framework can be designed easier. This reduces the transport costs.

Dann ist es auch von Vorteil, wenn das äußere Fachwerk durch Abdeckplatten abgedeckt ist, weil dadurch Windgeräusche, welche durch die Umströmung der Stützen und der Fachwerke durch Luftströmungen entstehen, deutlich gesenkt werden. Zudem können in dem unter der Abdeckung entstehenden Innenraum z. B. eine Versorgungseinheit des Turmes und andere periphere Bauteile vor Vandalismus, Diebstahl und Witterungseinflüssen wirksam geschützt angeordnet werden, für die ansonsten separate Bauwerke erstellt werden müssen, wie z. B. Trafoanlagen.Then it is also advantageous if the outer framework is covered by cover plates, because this wind noise, which are caused by the flow around the columns and trusses by air currents are significantly reduced. In addition, in the resulting under the cover interior z. B. a supply unit of the tower and other peripheral components are effectively protected against vandalism, theft and weather conditions for which otherwise separate structures must be created, such. B. transformer systems.

Der neue Stahlturm soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:The new steel tower will be explained in more detail using an exemplary embodiment. To show:

1: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht, 1 : Schematic representation of the steel tower in a side view,

2: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht in einer ersten Ausgestaltung, 2 : Schematic representation of the steel tower in a side view in a first embodiment,

3: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht in einer zweiten Ausgestaltung und 3 : Schematic representation of the steel tower in a side view in a second embodiment and

4: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht in einer dritten Ausgestaltung. 4 : Schematic representation of the steel tower in a side view in a third embodiment.

Der neue Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, besteht in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 im Wesentlichen aus mehreren übereinander angeordneten Stahlturmsegmenten 1, welche einen Außendurchmesser von maximal ca. 4 m aufweisen sowie über ihre Flansche 2 form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dabei ist das unterste Stahlturmsegment 1 auf ein Fundament 3 aufgestellt und an diesem Fundament 3 befestigt. Auf dem obersten Stahlturmsegment 1, in vorzugsweise Höhen von größer 100 m, ist ein in vertikaler Achse drehbar gelagertes Kopfelement 4 (Gondel) mit einem in dem Kopfelement 4 integrierten Generator und einem Rotor 5 mit horizontaler Achse angeordnet.The new steel tower, in particular for a wind turbine, consists in the embodiment according to the 1 essentially of several steel tower segments arranged one above the other 1 , which have an outer diameter of a maximum of about 4 m and about their flanges 2 are positively and non-positively connected. This is the lowest steel tower segment 1 on a foundation 3 placed and on this foundation 3 attached. On the top steel tower segment 1 , in preferably heights greater than 100 m, is a rotatably mounted in the vertical axis head element 4 (Gondola) with one in the head element 4 integrated generator and a rotor 5 arranged with horizontal axis.

Des Weiteren weist der neue Stahlturm ein Übergangselement 6 auf, welches schalenförmig, in ca. 50 m Höhe, um das Stahlturmsegment 1 angeordnet sowie kraft- und formschlüssig an diesem Stahlturmsegment 1 befestigt ist. An diesem Übergangselement 6 sind drei Turmstützen 7 befestigt, welche jeweils auf ein weiteres Fundament 3 aufgestellt sind.Furthermore, the new steel tower has a transition element 6 on which cup-shaped, at about 50 m height, around the steel tower segment 1 arranged as well as positive and positive locking on this steel tower segment 1 is attached. At this transition element 6 are three tower columns 7 attached, each on another foundation 3 are set up.

Zu diesem Ausführungsbeispiel ist es denkbar, dass das Übergangselement 6 drei Turmstützen 7 aufweist, die über den Umfang des Übergangselementes 6 zueinander in einem Winkel von 120° verteilt angeordnet sind. Ebenso ist es auch denkbar, das Übergangselement 6 ein- oder mehrteilig auszuführen.For this embodiment, it is conceivable that the transition element 6 three tower supports 7 that extends beyond the circumference of the transition element 6 are arranged distributed to each other at an angle of 120 °. Likewise, it is also conceivable, the transition element 6 one or more parts execute.

In einer ersten Ausgestaltung gemäß der 2 ist zwischen jeder Turmstütze 7 und den zwischen Fundament 3 und Übergangselement 6 angeordneten Stahlturmsegmenten 1 jeweils ein inneres Fachwerk 8 angeordnet.In a first embodiment according to the 2 is between each tower support 7 and the one between the foundation 3 and transition element 6 arranged steel tower segments 1 one inner framework each 8th arranged.

In einer zweiten Ausgestaltung gemäß der 3 ist zusätzlich zwischen benachbarten Turmstützen 7 jeweils ein äußeres Fachwerk 9 angeordnet.In a second embodiment according to the 3 is in addition between adjacent tower columns 7 one outer framework each 9 arranged.

In einer dritten Ausgestaltung gemäß der 4 ist das äußere Fachwerk 9 durch mehrere Abdeckplatten 10 eingehaust.In a third embodiment according to the 4 is the outer framework 9 through several cover plates 10 enclosed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
StahlturmsegmentSteel tower segment
22
Flanschflange
33
Fundamentfoundation
44
Kopfelementheader
55
Rotorrotor
66
ÜbergangselementTransition element
77
Turmstützetower brace
88th
inneres Fachwerkinner framework
99
äußeres Fachwerkouter framework
1010
Abdeckplattecover

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2011/0142682 A1 [0005] US 2011/0142682 A1 [0005]

Claims (4)

Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren auf einem Fundament (3) stehende, übereinander angeordneten und mittels Flansche (2) miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten (1), wobei um ein Stahlturmsegment (1) ein schalenförmig um das Stahlturmsegment (1) angeordnetes sowie kraft- und formschlüssig befestigtes Übergangselement (6) mit mindestens zwei Turmstützen (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Turmstütze (7) und dem zwischen Fundament (3) und Übergangselement (6) angeordneten Stahlturmsegmenten (1) jeweils ein inneres Fachwerk (8) angeordnet ist.Steel tower, especially for a wind turbine, consisting of several on a foundation ( 3 ), arranged one above the other and by means of flanges ( 2 ) interconnected steel tower segments ( 1 ), whereby a steel tower segment ( 1 ) a cup-shaped around the steel tower segment ( 1 ) arranged as well as non-positively and positively fastened transition element ( 6 ) with at least two tower supports ( 7 ), characterized in that between each tower support ( 7 ) and between the foundation ( 3 ) and transition element ( 6 ) arranged steel tower segments ( 1 ) an inner framework ( 8th ) is arranged. Stahlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Turmstützen (7) jeweils ein äußeres Fachwerk (9) angeordnet ist.Steel tower according to claim 1, characterized in that between adjacent tower supports ( 7 ) each an outer framework ( 9 ) is arranged. Stahlturm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Fachwerk (9) durch Abdeckplatten (10) abgedeckt ist.Steel tower according to claim 2, characterized in that the outer framework ( 9 ) by cover plates ( 10 ) is covered. Stahlturm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangselement (6) drei Turmstützen (7) aufweist, die über den Umfang des Übergangselementes (6) zueinander in einem Winkel von 120° verteilt angeordnet sind.Steel tower according to one of the preceding claims, characterized in that the transition element ( 6 ) three tower supports ( 7 ) which extends over the circumference of the transition element ( 6 ) are arranged distributed to each other at an angle of 120 °.
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