DE202012100448U1

DE202012100448U1 - Steel tower for wind turbines

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Publication number: DE202012100448U1
Application number: DE202012100448U
Authority: DE
Original assignee: KGW SCHWERINER MASCHINEN und ANLAGENBAU GmbH; KGW SCHWERINER MASCHINEN- und ANLAGENBAU GmbH
Current assignee: KGW SCHWERINER MASCHINEN und ANLAGENBAU GmbH; KGW SCHWERINER MASCHINEN- und ANLAGENBAU GmbH
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2012-02-17
Anticipated expiration: 2022-02-10

Abstract

Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren auf einem Fundament (3) stehende, übereinander angeordneten und mittels Flansche (2) miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten (1), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Stahlturmsegmenten (1) ein Übergangssegment (6) mit mindestens zwei Turmstützen (7) angeordnet ist.Steel tower, in particular for a wind power plant, consisting of several steel tower segments (1) standing on a foundation (3), arranged one above the other and connected to one another by means of flanges (2), characterized in that between two steel tower segments (1) a transition segment (6) with at least two tower supports (7) 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 5051037 A ein Turm für eine Windkraftanlage bekannt, bei dem zwischen zwei Stahlturmsegmenten ein Platte mit mehreren Stützen angeordnet ist. Dabei wird die Last aus der Windkraftanlage über den Turm, die Platte und die seitlichen Stützen in den Untergrund übertragen.So is out of the US 5051037 A a tower for a wind turbine is known, in which between two steel tower segments, a plate having a plurality of supports is arranged. The load from the wind turbine is transmitted via the tower, the plate and the lateral supports in the underground.

Allerdings hat diese Lösung den Nachteil, dass sowohl die Platte als auch die Stützen des Turmes nur geringe, durch den anströmenden Wind entstehende Schubkräfte aufnehmen können.However, this solution has the disadvantage that both the plate and 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 7.This object is solved by the features of claim 1. Expedient embodiments emerge from the dependent claims 2 to 7.

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 übereinander angeordneten und mittels Flansche miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten, ist es, dass zwischen zwei Stahlturmsegmenten ein Übergangssegment mit mindestens zwei Turmstützen 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. Zudem können durch das Übergangssegment hohe, durch den anströmenden Wind entstehende Schubkräfte aufgenommen werden. Auch ist es von Vorteil, wenn zwischen jeder Turmstütze und dem zwischen dem Fundament und dem Übergangssegment angeordneten Stahlturmsegmenten jeweils ein inneres Fachwerk und wenn zusätzlich zwischen benachbarten Turmstützen jeweils ein äußeres Fachwerk angeordnet ist, weil dadurch die Stabilität des Turmes erhöht wird und die einzelnen Elemente des Fachwerkes dabei leichter ausgelegt werden können. Dadurch verringern sich die Transportaufwände.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 superimposed and interconnected by means of flanges steel tower segments, it is that between two steel tower segments, a transition segment is arranged with at least two tower supports. 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. In addition, by the transition segment high, resulting from the oncoming wind shear forces can be absorbed. Also, it is advantageous if between each tower support and arranged between the foundation and the transition segment steel tower segments each an inner truss and if in addition between adjacent tower supports each an outer truss is arranged, because thereby the stability of the tower is increased and the individual elements of Trusses 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.The new steel tower will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Dazu zeigen: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 ersten Ausgestaltung und 3 : Schematic representation of the steel tower in a side view in a first 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 in ca. 50 m Höhe ein Übergangssegment 6 auf, welches zwischen zwei Stahlturmsegmenten 1 angeordnet und über die Flansche 2 kraft- und formschlüssig mit diesen Stahlturmsegmenten 1 befestigt ist. An diesem Übergangssegment 6 sind mehrere Turmstützen 7 befestigt, welche jeweils auf ein weiteres Fundament 3 aufgestellt sind.Furthermore, the new steel tower has a transitional segment at a height of approx. 50 m 6 on which between two steel tower segments 1 arranged and over the flanges 2 positive and positive fit with these steel tower segments 1 is attached. At this transitional segment 6 are several tower columns 7 attached, each on another foundation 3 are set up.

Denkbar ist es, dass das Übergangssegment 6 drei Turmstützen 7 aufweist, die über den Umfang des Übergangssegmentes 6 zueinander in einem Winkel von 120° verteilt angeordnet sind. Ebenso ist es auch denkbar, das Übergangssegment 6 ein- oder mehrteilig auszuführen.It is conceivable that the transitional segment 6 three tower supports 7 that extends beyond the circumference of the transition segment 6 are arranged distributed to each other at an angle of 120 °. Likewise, it is also conceivable, the transition segment 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: ÜbergangssegmentTransition segment
77: Turmstützetower brace
88th: Fachwerktruss
99: Fachwerktruss
1010: Abdeckplattecover

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5051037 A [0005]

Claims

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 ), characterized in that between two steel tower segments ( 1 ) a transitional segment ( 6 ) with at least two tower supports ( 7 ) is arranged.

Steel tower according to claim 1, characterized in that the transition segment ( 6 ) by means of flanges ( 2 ) with these steel tower segments ( 1 ) is positively and positively connected.

Steel tower according to claim 2, characterized in that the transition segment ( 6 ) is one or more parts.

Steel tower according to claim 3, characterized in that between each tower support ( 7 ) and between the foundation ( 3 ) and the transition segment ( 6 ) arranged steel tower segments ( 1 ) an inner framework ( 8th ) is arranged.

Steel tower according to claim 4, characterized in that in addition between adjacent tower supports ( 7 ) each an outer framework ( 9 ) is arranged.

Steel tower according to claim 5, characterized in that the outer framework ( 9 ) by cover plates ( 10 ) is covered.

Steel tower according to one of the preceding claims, characterized in that the transition segment ( 6 ) three tower supports ( 7 ) which extends over the circumference of the transition segment ( 6 ) are arranged distributed to each other at an angle of 120 °.