DE202012101621U1

DE202012101621U1 - Stahlturm für Windkraftanlagen

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Publication number: DE202012101621U1
Application number: DE202012101621U
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: 2012-05-02
Filing date: 2012-05-02
Publication date: 2012-05-18
Anticipated expiration: 2022-05-03

Abstract

Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren übereinander angeordneten und mittels Flansche (4) miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten (3) und einer Versorgungsstation (5), dadurch gekennzeichnet, dass unter dem untersten Stahlturmsegment (3) ein Übergangssegment (2) mit mindestens zwei Turmbeinen (1) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahlturm für eine Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Stahltürme für Windkraftanlage werden zur effizienten Ausnutzung von Strömungsgeschwindigkeiten erdnaher Luftschichten eingesetzt.
Die Nutzung von Windenergie hat eine zunehmend größere Bedeutung für die Versorgung mit elektrischer Energie. So werden auf Türmen stehend Rotoren mit Rotorblättern, die mit einem Generator mechanisch über eine Welle verbunden sind, durch Windkraft in Rotation versetzt. Diese Rotation wird über die Welle an den Generator übertragen und dort in elektrische Energie umgewandelt. Dabei wird eine hohe Effizienz der Windkraftanlage dann erreicht, wenn hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Luftschicht vorliegen, durch die der Rotor in Rotation versetzt wird. Da diese konstanten hohen Strömungsgeschwindigkeiten in den höheren Luftschichten über den Erdboden zuverlässiger erreicht werden, geht das Bestreben zu immer höheren Türmen für Windkraftanlagen. Diesem Bestreben sind aber mit üblichen Ausführungsformen von Türmen für Windkraftanlagen Grenzen gesetzt. Zudem müssen zur Erhöhung der Effizienz derartiger Windkraftanlagen die Herstellung der Türme und der Transport der Türme vom Ort der Herstellung zum Ort der Aufstellung kostengünstig sein. Deshalb werden einzelne Stahlturmsegmente derart vorgefertigt, dass diese in ihren Abmaßen für einen Straßentransport geeignet sind. Dazu dürfen die transportierten Stahlturmsegmente eine Breite und/oder eine Höhe von ca. 4,3 m nicht überschreiten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Stahlturm zu entwickeln, mit dem Nabenhöhen von größer 100 m, vorzugsweise ca. 140 m erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10.
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 Flanschen miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten und einer Versorgungsstation, ist es, dass unter dem untersten Stahlturmsegment ein Übergangssegment mit mindestens zwei Turmbeinen angeordnet ist. Dadurch erreicht der Stahlturm eine Nabenhöhe von bis zu 140 m, wobei die unten angeordneten Turmbeine ca. 40 m und die oberen, mehreren Stahlturmsegmente ca. 100 m hoch sind. Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn das Übergangssegment aus mehreren Segmentschalen zusammengesetzt ist, weil dadurch die Segmentschalen des mehrteiligen Übergangssegmentes derart auslegbar sind, dass sie für den Straßentransport geeignet sind und dazu in ihrer Breite und/oder ihrer Höhe ein Maß von ca. 4,3 m nicht überschreiten.
Der neue Stahlturm soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht,
2: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Draufsicht,
3: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer alternativen Ausführung eines Übergangselementes in einer Schnittdarstellung und
4: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer alternativen Ausführung mit einer Stehfläche in einer Seitenansicht.
Der neue Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, besteht in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 von unten nach oben im Wesentlichen aus drei Turmbeinen 1, einem Übergangssegment 2 und mehreren Stahlturmsegmenten 3, wobei die Turmbeine 1, das Übergangssegment 2 und die Stahlturmsegmente 3 jeweils über ein an den Turmbeinen 1, dem Übergangssegment 2 und den Stahlturmsegmenten 3 angeordnete Flansche 4 kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dabei kann die kraftschlüssige Verbindung neben einer Schraubverbindung alternativ auch durch eine Schweißverbindung oder durch ein einseitig fixiertes Gelenk erreicht werden. Dabei ist neben den Turmbeinen 1 eine Versorgungsstation 5 angeordnet, wobei sowohl die Turmbeine 1 als auch die Versorgungsstation 5 auf jeweils einem geeigneten Fundament 6 stehen und mit dem jeweiligen Fundament 6 kraftschlüssig verbunden sind. Auf dem obersten Stahlturmsegment 3 ist Kopfelement 7 mit einem in dem Kopfelement 7 integrierten Generator und einem Rotor 8 angeordnet.
Die Herstellung des neuen Stahlturmes, insbesondere für eine Windkraftanlage, soll nun am Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 erläutert werden. In einem ersten Arbeitsschritt werden die Turmbeine 1, die Übergangssegmente 2 und die Stahlturmsegmente 3 vorgefertigt sowie zum Ort der Aufstellung des Stahlturmes der Windkraftanlage transportiert. Dort werden in einem nächsten Arbeitsschritt die Turmbeine 1 aufgestellt und dabei kraftschlüssig mit den vorgefertigten Fundamenten 6 verbunden. Auf diesen Turmbeinen 1 wird anschließend das Übergangssegment 2 derart angeordnet, dass das Übergangssegment 2 über jeweils einen Flansch 4 mit den Turmbeinen 1 kraftschlüssig verbunden ist. Anschließend werden auf dem Übergangssegment 2 nacheinander weitere Stahlturmsegment 3 angeordnet und über die jeweiligen Flansche 4 kraftschlüssig miteinander verbunden. Sind alle Stahlturmsegmente 3 übereinander gestellt, wird in einem weiteren Arbeitsschritt auf dem Flansch 4 des obersten Stahlturmsegmentes 3 das Kopfelement 7 mit dem integrierten Generator und dem Rotor 8 angebracht.
Alternativ ist es gemäß der 3 auch denkbar, dass das Übergangssegment 2 mehrteilig, insbesondere dreiteilig ausgeführt ist. Dabei besteht z. B. ein dreiteiliges Übergangssegment 2 wiederum aus drei Segmentschalen 9, die über Verbindungen 10 an ihren Seitenflächen 11 miteinander verbunden sind und an ihren Stirnflächen 12 jeweils ein Flanschsegment 13 aufweisen, welche im zusammengesetzten Zustand der Segmentschalen 9 zu dem dreiteiligen Übergangssegment 2 einen Flansch 4 ergeben. Die Verbindungen 10 sind durch in der 3 nicht dargestellte Verschraubungen ausgeführt, wobei die Segmentschalen 9 an ihren Seitenflächen 11 jeweils ein Winkelprofil 14 aufweisen, durch welche die Verschraubungen positioniert sind. Denkbar ist es auch, dass die Verbindungen 10 durch mehrteilige Stahlbausektion oder durch Gusskonstruktion ausgeführt sind. Bei dieser alternativen Ausführung des Übergangssegmentes 2 ist es auch denkbar, dass die Verbindungen 10, anstelle durch Verschraubungen, durch Nietverbindungen oder Verschweißungen ausgeführt sind.
Auch ist es denkbar, dass das Übergangssegment 2 gemäß der 4 eine im horizontalen Querschnitt umlaufende Stehfläche 15 mit einem umlaufenden Geländer 16 und einer verschließbaren Turmdurchgangsöffnung 17 als Standort für Wartungspersonal aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Turmbein
2: Übergangssegment
3: Stahlturmsegment
4: Flansch
5: Versorgungsstation
6: Fundament
7: Kopfelement
8: Rotor
9: Segmentschale
10: Verbindung
11: Seitenfläche
12: Stirnfläche
13: Flanschsegment
14: Winkelprofil
15: Stehfläche
16: Geländer
17: Turmdurchgangsöffnung

Claims

Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren übereinander angeordneten und mittels Flansche (4) miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten (3) und einer Versorgungsstation (5), dadurch gekennzeichnet, dass unter dem untersten Stahlturmsegment (3) ein Übergangssegment (2) mit mindestens zwei Turmbeinen (1) angeordnet ist.
Stahlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangssegment (2) einteilig ist.
Stahlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangssegment (2) aus mehreren Segmentschalen (9) zusammengesetzt ist.
Stahlturm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentschalen (9) über Verbindungen (10) an ihren Seitenflächen (11) miteinander verbunden sind.
Stahlturm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentschalen (9) an ihren Stirnflächen (12) jeweils ein Flanschsegment (13) aufweisen, welche im zusammengesetzten Zustand der Segmentschalen (9) zu dem mehrteiligen Übergangssegment (2) einen Flansch (4) ergeben.
Stahlturm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen (10) durch Verschraubungen ausgeführt sind, wobei die Segmentschalen (9) an ihren Seitenflächen (11) jeweils ein Winkelprofil (14) aufweisen, durch welche die Verschraubungen positioniert sind.
Stahlturm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen (10) Nietverbindungen oder Verschweißungen sind.
Stahlturm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangssegment (2) drei oder mehr Turmbeine (1) aufweist, die über den Umfang des Übergangssegmentes (2) zueinander in einem Winkel gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Stahlturm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Turmbeinen (1) eine Versorgungsstation (5) angeordnet ist, wobei sowohl die Turmbeine (1) als auch die Versorgungsstation (5) auf jeweils einem Fundament (6) stehen und mit diesem jeweiligen Fundament (6) kraftschlüssig verbunden sind.
Stahlturm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangssegment (2) eine im horizontalen Querschnitt umlaufende Stehfläche (15) mit einem umlaufenden Geländer (16) und einer verschließbaren Turmdurchgangsöffnung (17) als Standort für Wartungspersonal aufweist.