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Die Erfindung betrifft ein Schutzdach für Türme, insbesondere für Türme von Windenergieanlagen während des Errichtungsprozesses. Das Schutzdach kann auch für andere Türme, beispielsweise zeitweise stillgelegte Schornsteine, genutzt werden.
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Es ist üblich, Windenergieanlagen komplett in einem Zuge zu errichten, also innerhalb kurzer Zeit (während eines Tages oder weniger Tage) den Turm aufzubauen, und sofort anschließend das Maschinenhaus und den Rotor zu montieren. Nachteilig hierbei ist, dass für die gesamte Dauer der Errichtung ein speziell ausgelegter Kran zur Verfügung stehen muss, welcher Lasten bis zur Nabenhöhe der Windenergieanlage, oft über 100 m hoch heben können muss. Da der komplette Aufbau des Turms einige Zeit in Anspruch nimmt und zwischenzeitlich noch andere Arbeiten ausgeführt werden müssen, verursacht diese Vorgehensweise, abhängig vom Aufstellort und Anlagentyp, hohe Kosten für die Bereitstellung des Krans über die Dauer der Errichtung.
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In
EP 2381103 A1 wird eine Abdeckung für Turmsektionen offenbart, welche im wesentlichen eine kreisförmig ist und die in ihrer Querabmessung mindestens größer ist als der Innendurchmesser der Turmsektion und im wesentlichen dem äußeren Durchmesser der Turmsektion angepasst ist. Die Abdeckung besteht aus einer Mehrzahl von freitragenden Plattensegmenten, die miteinander verbunden sind. Dadurch kann die Abdeckung in einem gefalteten Zustand transportiert werden. Die Verbindung zwischen Turm und Abdeckung erfolgt im Innern des Turms an einer umlaufenden Kante durch Schraubzwingen, die in Abständen an Querrippen der Abdeckung angebracht werden.
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Darstellung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schutzdach zu entwickeln, welches eine zeitlich flexible Errichtung einer Windenergieanlage ermöglicht. Weiterhin soll das Schutzdach flexibel und leicht zu transportieren sein.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schutzdach mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausführungsformen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Schutzdach ist bestimmt für einen Turm mit einem kreisförmigen oder vieleckigen Querschnitt, insbesondere einen Turm für eine Windenergieanlage. Kreisförmige Türme können insbesondere Stahlrohrtürme oder Betonrohrtürme sein; vieleckige Türme können insbesondere aus Stahlsegmenten oder Betonsegmenten zusammengesetzte Türme sein. Das Schutzdach besteht im Wesentlichen aus mehreren Grundsegmenten, die zusammengesetzt eine kreisförmige Abdeckung bilden. Die Grundsegmente werden mittels Verbundlaschen, die jeweils über die Fugen zwischen den Grundsegmenten gelegt und auf diesen befestigt werden, miteinander verbunden. Um ein Eindringen von Wasser zu verhindern, sind Dichtmittel, beispielsweise Dichtbänder oder eine Versiegelung mit Silikon vorgesehen.
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Bevorzugt weist das Schutzdach Bohrungen auf, deren Anordnung Bohrungen in einem oberen Turmflansch entspricht, welcher Teil einer bereits errichteten Turmsektion ist, zu deren Abdeckung das Schutzdach vorgesehen ist. Jede Turmsektion weist an ihrem unteren und/oder oberen Ende einen Flansch auf. Die Flansche sind zum Verbinden der Turmsektionen miteinander bestimmt. Der obere Flansch einer bereits errichteten Turmsektion kann einfach zum Befestigen des Schutzdaches benutzt werden, wenn in dem Schutzdach Bohrungen vorhanden sind, deren Position zu Bohrungen im Turmflansch passt. Dabei müssen nicht genauso viele Bohrungen in dem Schutzdach vorhanden sein wie in dem Turmflansch. Es genügt, wenn die Anzahl der Bohrungen zum sicheren Befestigen des Schutzdaches ausreicht. Beispielsweise kann nur jede zweite, dritte oder vierte Bohrung des Turmflansches zum Befestigen des Schutzdaches genutzt werden.
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Bevorzugt ist in dem Schutzdach eine Durchstiegsöffnung vorgesehen, um Montagearbeiten auf dem Schutzdach zu ermöglichen. Diese wird durch eine Serviceluke verschlossen.
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Bevorzugt weist das Schutzdach mehrere Anschlagpunkte auf, die zum Anschlagen des fertig vorbereiteten Schutzdaches an ein Hebezeug, beispielsweise einen Kran, dienen. Am einfachsten kann das Schutzdach mit Hilfe des Krans, der bereits die Turmsektion errichtet hat, vom Montageort auf die bereits errichtete Turmsektion gehoben werden.
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Bevorzugt ist auf dem Schutzdach ein Blitzschutzsystem montiert. Das Blitzschutzsystem weist mindestens einen Blitzschutzring und eine Fangstange auf. Besonders bevorzugt weist das Blitzschutzsystem Mittel zum Verbinden des Blitzschutzsystems mit einem vorhandenen Erdungssystem des Turmes auf. Diese Mittel umfassen mindestens ein Erdungsband, bevorzugt mit einem kreisförmigen Querschnitt, und eine Kabelverschraubung zum Durchführen des Erdungsbandes durch das Schutzdach ins Innere des Turmes, wo es mit einem vorhandenen Erdungspunkt verbunden wird.
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Bevorzugt hat das Schutzdach einen größeren Durchmesser als die Turmsektion, zu deren Abdeckung das Schutzdach vorgesehen ist, und eine Rille an seiner Unterseite. Durch die Rille wird eine Tropfkante gebildet und so verhindert, dass Wasser entlang der Unterseite des Schutzdaches in die Fuge zwischen dem Schutzdach und dem Turmflansch läuft. Als weitere Maßnahme ist vorgesehen, dass ein Dichtmittel, beispielsweise Dichtungsband, auf dem Turmflansch angebracht wird, bevor das Schutzdach aufgesetzt wird, so dass die Fuge zwischen dem Turmflansch und dem Schutzdach gegen eindringendes Wasser abgedichtet ist.
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Durch das erfindungsgemäße Schutzdach wird eine Errichtung einer Windenergieanlage bzw. ihres Turms in mehreren Phasen ermöglicht. In der ersten Phase wird mindestens eine erste, untere Sektion des Turmes errichtet, wozu kein spezieller Kran benötigt wird. In einer zweiten Errichtungsphase werden nacheinander die weiteren Turmsektionen errichtet sowie das Maschinenhaus und der Rotor der Windenergieanlage montiert; die einzelnen Schritte können auch auf drei oder noch mehr Phasen verteilt werden. Da zwischen den einzelnen Errichtungsphasen ein zeitlicher Abstand von mehreren Monaten liegen kann, ist zum Schutz der sich bereits im Inneren der Turmsektionen befindenden technischen Einrichtungen ein Schutzdach inklusive Blitzschutzsystem konzipiert.
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Ein Vorteil der Erfindung ist es, die Abhängigkeit von teuren Spezialkränen beim Bau von Windenergieanlagen zu reduzieren. Elektrische Komponenten in den unteren Turmsektionen können teilweise schon in Betrieb genommen werden. Hierzu bietet das Schutzdach über einen längeren Zeitraum einen Schutz vor Witterungseinflüssen und Blitzschlag.
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Ein weiterer Vorteil ist es, dass das Schutzdach wiederverwendbar ist. Für den Transport und/oder eine Lagerung ist das Schutzdach außerdem zerlegbar.
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Diese Vorteile führen zu einer erheblichen Kostenminimierung während der Errichtung einer Windenergieanlage.
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Ausführung der Erfindung
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigen
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1 die Hauptteile eines erfindungsgemäßen Schutzdaches,
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2 das Schutzdach mit integriertem Blitzschutzsystem,
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3 die Montage des Schutzdaches, und
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4 die Befestigung des Schutzdaches am Turmflansch.
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1 zeigt das erfindungsgemäße kreisförmige Schutzdach 1 vor dem vollständigen Zusammenbau. Das Schutzdach 1 besteht aus drei Grundsegmenten 101, 102 und 103, welche jeweils die Form eines Teilkreises haben und mittels Verbundlaschen 104 und 105 miteinander verbunden werden. Die Grundsegmente 101, 102, 103 und die Verbundlaschen 104, 105 bestehen vorzugsweise aus einem Faserverbundwerkstoff, der aus der Bauindustrie bekannt ist. Solche Platten sind auch mit wasserfester und rutschhemmender Beschichtung als Halbzeuge erhältlich, die passend zugeschnitten werden. Die Verbundlasche 104 wird auf die Grundsegmente 101 und 102 montiert und hält diese zusammen. Die Verbundlasche 105 wird auf die zusammengefügten Grundsegmente 101 und 102 sowie auf das Grundsegment 103 montiert. Damit ist der Grundaufbau des Schutzdaches 1 abgeschlossen, welche dann kreisförmig mit einem Durchmesser entsprechend dem Außendurchmesser des Turmes zuzüglich eines Überstandes ist.
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In dem Grundsegment 101 ist eine Öffnung 106 vorgesehen, welche durch eine Serviceluke 107 als Ausstieg regendicht geschlossen wird. Das Schutzdach 1 wird vor dem Zusammenbau im Bereich der Verbundlaschen 104 und 105 sowie im Bereich der Serviceluke 107 mit nicht gezeigten Dichtbändern versehen. Nach dem Zusammenbau des Schutzdaches 1 werden die Anschlussfugen im Bereich der Verbundlaschen 104 und 105 mit Silikon versiegelt.
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In 2 wird das Schutzdach 1 in zusammengebautem Zustand mit einem integriertem Blitzschutzsystem 2 gezeigt. Das Blitzschutzsystem 2 wird auf das vorgefertigte Schutzdach 1 montiert und besteht aus einem äußeren Blitzschutzring 201 und einer Fangstange 202 sowie aus einer Querverbindung 203 zwischen dem Blitzschutzring 201 und der Fangstange 202. Für das Blitzschutzsystem 2 wird in der Regel verzinkter Runddraht verwendet. Auf dem Schutzdach 1 sind Leitungshalter 204 vormontiert, in welche der Blitzschutzring 201 eingelegt und fest verschraubt wird. Die Fangstange 202 ist in einem Winkel von 90° gebogen, so dass sie vertikal nach oben zeigt. Sie wird ebenfalls mittels vormontierter Leitungshalter 204 fest verschraubt. Die Querverbindung 203 der Fangstange 202 zum äußeren Blitzschutzring 201 wird über einen Verbinder (sog. MV-Verbinder) hergestellt. Mittels eines Erdungskabels, das durch die Kabelverschraubung 205 unter das Schutzdach 1 ins Innere des Turmes geführt wird, kann das Blitzschutzsystem 2 mit dem Erdungssystem des Turmes verbunden werden. Durch den Blitzschutz kann eine Teilinbetriebnahme eines Transformators, einer Schaltanlage eines Umrichters oder anderer elektrischer Komponenten im Turm vorgenommen werden. Auf dem kreisförmigen Schutzdach 1 sind mindestens drei Lastanschlagpunkte 108 zum Heben des Schutzdaches 1 angeordnet.
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Das Schutzdach 1 wird nach der Installation des Blitzschutzsystems 2 auf die bereits errichtete Turmsektion 3 gehoben und montiert. In 3 wird die Montage des Schutzdaches 1 gezeigt. Jede Turmsektion 3 ist an ihren oberen und unteren umlaufenden Kanten mit einem Turmflansch 301 versehen. In dem Turmflansch 301 sind in gleichmäßigem Abstand Bohrungen 302 eingebracht. Bei Errichtung einer Windenergieanlage werden die einzelnen Turmsektionen 3 an den Turmflanschen 301 zusammengefügt und mittels Schraubengarnituren, die in die Bohrungen 302 gesetzt werden, fest verbunden. Das Schutzdach 1 ist ebenfalls mit Bohrungen 109 versehen, deren Anordnung den Bohrungen 302 im Turmflansch 301 entspricht. Zwischen der Außenkante 303 des Turmflansches 301 und den Bohrungen 302 wird ein Dichtungsband (nicht dargestellt) angebracht. In zwei, einander gegenüber liegende Bohrungen 109 wird jeweils eine Schraube eingesetzt, welche beim Herablassen des Schutzdaches 1 auf den Turmflansch 301 zur Justierung und Fixierung des Schutzdaches 1 dienen. Zum Führen des Schutzdaches 1 beim Herablassen sind auf dessen Unterseite Haltegriffe (nicht dargestellt) angebracht.
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Da das Schutzdach 1 eine sehr leichte Konstruktion ist, kann es notwendig sein, das Schutzdach 1 zusätzlich abzustützen, wenn mit Schneefall und einer hohen Schneelast auf dem Schutzdach 1 gerechnet werden muss. Hierfür sind eine oder mehrere zusätzliche Stützen 304 vorgesehen, die auf das Tragwerk einer in der Turmsektion angebrachten Plattform 305 gestellt werden und mit deren Hilfe das Schutzdach 1 in seiner Mitte abgestützt wird. Um das Finden der dafür geeigneten Punkte bei der Montage zu erleichtern, sind diese gekennzeichnet.
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In 4 wird in einem Ausschnitt gezeigt, wie die Befestigung des Schutzdaches 1 am Turmflansch 301 erfolgt. Durch die Öffnung 106 mit Serviceluke 107 im Grundsegment 101 ist ein Ausstieg des Servicepersonals möglich. Von außen werden weitere Schrauben 401 in die Bohrungen 109, 302 gesetzt und mittels Muttern 402 im Innern verschraubt, um das Schutzdach 1 zu befestigen. Um preiswerte Schrauben und Muttern kleiner Größe zur Befestigung des Schutzdaches 1 verwenden zu können, sind zur Abstützung Platten 403 mit Bohrungen vorgesehen. Mittels einer umlaufenden, in die Unterseite des Schutzdaches eingebrachten Rille 110 wird eine Tropfkante gebildet und so verhindert, dass Regenwasser entlang der Unterseite des Schutzdaches 1 in die Fuge zwischen dem Turmflansch 301 und dem Schutzdach 1 läuft.
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Nach dem Aufsetzen und Befestigen des Schutzdaches 1 erfolgt eine Verbindung des Blitzschutzsystems 2 mit mindestens einem Erdungspunkt im Turm, um einen sicheren Blitzschutz zu gewährleisten. Nach dem Anschluss des Blitzschutzsystems 2 an die Turmerdung kann eine Vorinstallation und teilweise Inbetriebnahme von elektrischen Komponenten (Transformator, Schaltanlage, Umrichter) im Turm erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schutzdach
- 2
- Blitzschutzsystem
- 3
- Turmsektion
- 101
- Grundsegment
- 102
- Grundsegment
- 103
- Grundsegment
- 104
- Verbundlasche
- 105
- Verbundlasche
- 106
- Durchstiegsöffnung
- 107
- Serviceluke
- 108
- Lastanschlagpunkt
- 109
- Bohrung im Schutzdach 1
- 110
- Rille
- 201
- Blitzschutzring
- 202
- Fangstange
- 203
- Querverbindung
- 204
- Leitungshalter
- 205
- Kabelverschraubung
- 301
- Turmflansch
- 302
- Bohrung im Turmflansch
- 303
- Außenkante des Turmflansches 301
- 304
- Stütze
- 305
- Plattform
- 401
- Schraube
- 402
- Mutter
- 403
- Platte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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