DE202018002591U1

DE202018002591U1 - Hebe- und Verfahrmodul für Windkraftkomponenten (HVWK)

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Publication number: DE202018002591U1
Application number: DE202018002591.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2028-05-31

Abstract

Hebe- und Verfahrmodul für Windkraftkomponenten (1) dadurch gekennzeichnet, dass zwei Module bestehend aus jeweils den Hauptbauteilen Rahmenstruktur (1.4) mit Bereifung (1.5), Stützstruktur (1.2), Adapterplatte (1.1) und Hydraulikstempeln 1.3), schwere Lasten bis über 80t aufnehmen, heben und senken sowie seitlich und logitudinal verfahren können.

Description

Einleitung
Üblicherweise werden Windkraftkomponenten auf Baustellen, Häfen oder anderen Umschlag- und Lagerstellen mit Kränen ent- oder beladen. Hierzu werden je Komponente ein oder zwei Kräne genutzt. Hierbei eingesetzte Kräne haben Traglasten zwischen 60t und 500t.
Aufgrund der hohen Kosten dieser Art von Kränen gibt es Ansätze die Komponenten ohne Kräne zu be- und entladen. Alle diese Lösungen nutzen Anschlagpunkte an den Transportrahmen.
Transportrahmen werden für alle Hauptkomponenten von Windkraftanlagen genutzt. Sie sind üblicherweise aus Stahl gefertigt und haben eine flache Seite zum Absetzen auf dem Boden oder einem Anhänger. Die Hauptkomponenten sind Gondeln, Triebstränge, Naben, Turmsektionen und Blätter.
Es werden zwei Methoden genutzt:
Es werden Ablageböcke oder -füße am Transportrahmen angeschlagen und der Hub erfolgt über die Hydraulik des Anhängers. Hierbei ist es notwendig, dass die Komponenten einmalig mit einem Kran auf eine Höhe von 80cm - 120cm gehoben werden, damit der Anhänger die Komponente unterfahren kann.
Alternativ werden Hydraulikstempel an den Transportrahmen angeschlagen. Hiermit es möglich die Komponente vom Boden zu heben oder auf dem Boden abzusetzen, ohne dass ein Kran benötigt wird.
Beide Lösungen haben die Einschränkung, dass die Komponente nicht vor-, rück- oder seitwärts bewegt werden kann. Be- und Entladen kann nur an einer Stelle stattfinden, die von einem LKW mit Anhänger unterfahren werden kann.
Das führt insbesondere auf Baustellen zu dem Problem, dass abgestellte Komponenten Straßen oder Kranstellflächen zustellen. Es ist daher notwendig zusätzliche Flächen zu befestigen, welche Ablagefläche für die Komponenten schaffen. Diese Flächen müssen sehr groß sein, da sie mit Schwerlast-LKW überfahren werden und die komplette überfahrene Fläche ausgebaut werden muss.
In dieser Erfindung wird eine Lösung beschrieben, die ein Be- und Entladen von Komponenten ohne Kran realisiert und gleichzeitig ein seitliches und longitudinales Verfahren von Komponenten ermöglicht. Der notwendige Ausbau von Straßen und Kranstellflächen auf der Baustelle ist hierbei nicht größer als bei einer Entladung mit Kränen.
Aufbau des Hebe- und Verfahrmodul für Windkraftkomponenten (HVWK)
1 zeigt das HVWK (1) in Seitenansicht. Es besteht aus den wesentlichen Bauteilen Rahmenstruktur aus Halbzeugen (1.4) mit Bereifung (1.5), einer Stützstruktur aus Halbzeugen (1.2), integrierten Hydraulikstempeln (1.3) und einer Adapterplatte (1.1).
Optional kann ein Motor eingebaut werden, so dass das HVWK auch mit Eingenantrieb verfahren kann.
Dimensionierung und Tragfähigkeit des HVWK ergeben sich aus den in der Windindustrie einsetzten Komponenten, Transportrahmen, Schwerlast-LKW und Schwerlast-Anhängern.
Daraus ergibt sich ein Länge und Breite von maximal 2.000mm, eine Tragfähigkeit von >80 Tonnen für 2 HVWK sowie eine Höhe von 600 bis 1.200mm.
2 zeigt das HVWK in Seitenansicht mit ausgefahrenen Hydraulikstempeln.
3 zeigt das HVWK in Draufsicht, ohne Adapterplatte (1.1)
In dieser Ansicht wird die Positionierung der Hauptbauteile deutlich. Im Beispiel wird eine Stützstrucktur (1.2) mit 4 Hydraulikstempeln (1.3) auf einer Rahmenstruktur (1.2) aus 2 Halbzeugen gezeigt.
Es gibt hierfür diverse alternative Gestaltungsmöglichkeiten. Z.B. kann eine durchgehende Rahmenstruktur (1.4) gewählt werden, auf der auch 1-3 Hebezylinder (1.3) positioniert werden könne.
4 zeigt das HVWK in Draufsicht, mit Adapterplatte (1.1)
Die Adapterplatte (1.1) ist das Verbindsstück zwischen dem HVWK (1) und dem Transportrahmen (3.2).
Auch für die Adapterplatte (1.1) gibt es diverse Gestaltungsmöglichkeiten. Entscheidend ist eine plane Oberfläche, auf welche der Transportrahmen (3.2) aufsetzen kann sowie eine ausreichede Tragfähigkeit und Möglichkeit zur Ladungssicherung.
5 zeigt einen Einsatzstück (2.1) mit Sicherungsbolzen (2.2)
Das Einsatzstück (2.1) lässt sich sehr schnell montieren und garantiert die Ladungssicherung. Durch den Sicherungsbolzen (2.2) lässt sich einfach der Formschluß zum Transportrahmen (3.2) herstellen.
6 zeigt einen U-Haken (2.3) mit Zurrgurt (2.4)
Der U-Haken (2.3) bietet Anschlagmöglichkeiten am Transportrahmen (3.2), ohne dass Anschlagpunkte an den Rahmen geschweißt oder geschraubt werden müssen. Kosten für Anschlagpunkte können damit eingespart werden.
Funktion des verfahrbaren Ent- und Belademoduls (HVWK)
7 und 8 verdeutlichen den Gesamtaufbau.
7 zeigt das HVWK unter einer Windkraftkomponente positioniert. Nach Anheben der Komponente durch die Hydraulikstempel (1.3) können die Abstützböcke entfernt werden. Nun kann die Windkraftkomponente seitlich verfahren oder verschoben werden. Eine Option hierfür ist einEingenantrieb. Alternativ kann die Anordnung von außen gezogen oder geschoben werden. Hierfür können Winden, Hydraulikzylinder, LKW oder andere Fahrzeuge eingesetzt werden. Ebenso können Zugtiere eingesetzt werden.
Im Ergebnis ist die Windkraftkomponente ohne Kräne entladen und zur Seite bewegt worden. Das in der Einleitung beschriebene Ziel ist damit erreicht. Die Kosten für Kräne sind komplett eingespart und es ist kein weiterer Ausbau von Straßen und Ablageflächen notwendig. Die eingesetzten Ablagebleche werden beim Ablegen mit Kränen in ähnlichem Umfang benötigt. Damit fallen auch hierfür keine zusätzlichen Kosten an.
8 zeigt die Option das HVWK auch ein Längsrichtung zu positionieren. Auf ebenem und flachen Untergrund ist in dieser Position auch ein Verfahren in Längsrichtung möglich.
Wirtschaftlicher Nutzen des Hebe- und Verfahrmodul für Windkraftkomponenten (HVWK)
Üblicherweise werden Windkraftkomponenten auf Baustellen mit Kränen entladen. Abladen mit Hydraulikstempeln oder Ablageböcken wird nur in Ausnahmen angewendet. Der Grund hierfür ist rein wirtschaftlicher Natur. In den meisten Fällen ist der zusätzliche Ausbau für Straßen und Ablageflächen, der hierfür notwendig ist, teurer als der Einsatz von Kränen.
Das Entladen mit Kränen wird mit ca. 15.000€ bis 30.000€ kalkuliert. Die Varianz resultiert aus der unterschiedlichen Anzahl an Komponenten für unterschiedliche Anlagentypen, unterschiedlichen Kostensätzen für Kräne und unterschiedlichen Ausbaukosten in Abhängigkeit des Geländes. Ca. 75% oder 11.250€ - 22.500€ der Kosten fallen für An- und Abfahrt der Kräne sowie die Tagessätze der Kräne an. Ca. 25% oder 3.750€ - 7.500€ der Kosten entfallen auf Arbeitskraft, Bleche zum Auslegen und anderes Equipment.
Beim Einsatz des in dieser Erfindung beschriebenen HVWK entfallen die Krankosten komplett. Die Kosten für Arbeitskraft, Bleche zum Auslegen und anderes Equipment sind in beiden Alternativen vergleichbar.
Zusätzliche Kosten entstehen durch das HVWK und das in der Bezugszeichenlist aufgeführte Hilfsequipment. Hier sind drei Kostenparameter relevant. An- und Abfahrt des Equipments, Wartung und Reparatur des Equipments sowie die Anschaffungskosten umgelegt auf die Anzahl der Einsätze.
Eine einfache Abschätzung ergibt sich aus dem Vergleich mit Kränen. Die Tagessätze der Kräne ergeben sich ebenfalls aus Wartung und Reparatur der Kräne sowie die Anschaffungskosten umgelegt auf die Anzahl der Einsätze.
Kräne sind ca. 10-20 mal teurer als eine HVWK-Kombinationen. Hierbei ist eine HVWK-Kombination definiert als die Summer aller Teile, die für Be- und Entladung und Lagerung einer Windkraftkomponente benötigt werden. Damit betragen die Kosten für das HVWK inklusive Hilfsequipment ca. 5-10% im Vergleich zu Kränen.
Allerdings werden pro Windkraftanlage 3 mal mehr HVWK-Kombinationen als Kräne eingesetzt. Damit betragen die Kosten ca. 15-30% im Vergleich zu Kränen.

In Summe ergibt sich aus diesen Annahmen folgende Rechnung:

Gesamtkosten		15.000 €	30.000 €
Krankosten	75%	11.250 €	22.500 €
Kosten HVWK best case	15%	1.688 €	3.375 €
Kosten HVWK worst case	30%	3.375 €	6.750 €
Einsparung HVWK best case	15%	9.563 €	19.125 €
Einsparung HVWK worst case	30%	7.875 €	15.750 €

Die Einsparung beim Einsatz von HVWK gegenüber Kränen beträgt damit ca. 8.000€ bis 19.000€ pro Windkraftanlage.
Bezugszeichenliste

Hebe- und Verfahrmodul für Windkraftkomponenten (HVWK)

1)

HVWK

1.1)

Adapterplatte

1.2)

Stützstruktur

1.3)

Hydraulikstempel

1.4)

Rahmenstruktur

1.5)

Bereifung

1.6)

Staplertaschen

1.7)

Achse

1.8)

Zugstange
Weiteres Equipment

2.1)

Einsatzstück

2.2)

Sicherungsbolzen

2.3)

U-Haken

2.4)

Zurrgurt
Windkraftkomponente und vorhandenes Equipment

3.1)

Windkraftkomponente

3.2)

Transportrahmen

3.3)

Abstützbock

3.4)

Traverse

3.5)

Verbindungsdrahtseil

Claims

Hebe- und Verfahrmodul für Windkraftkomponenten (1) dadurch gekennzeichnet, dass zwei Module bestehend aus jeweils den Hauptbauteilen Rahmenstruktur (1.4) mit Bereifung (1.5), Stützstruktur (1.2), Adapterplatte (1.1) und Hydraulikstempeln 1.3), schwere Lasten bis über 80t aufnehmen, heben und senken sowie seitlich und logitudinal verfahren können.
Adapterplatte (1.1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie formschlüssig verbunden mit der Stützstruktur(1.2) ist, Aussparungen zum Einführen von Einsatzstücken (2.1) zur Ladungssicherung hat und für Lasten bis 45t ausgelegt ist.
Stützstrucktur (1.2) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Profilen und/oder Halbzeugen gefertigt ist, ca. 400 mm hoch, ca. 1000 mm breit, ca. 1.200 mm lang ist und minimal 45t Gewicht aufnehmen kann.
Hydraulikstempel (1.3) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass handelsübliche Hydraulikstempel kippstabil in die Stützstruktur integriert werden. Abhänging von Größe und Positionierung können 1-4 Stempel verwendet werden. Die Hubfähigkeit beträgt ca. 300mm bis 600mm, die Hublast ca. 40-120t.
Rahmenstruktur (1.4) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (1.7) verbunden werden und die Stützstruktur (1.2) auf der Struktur aufgesetzt wird. Die Tragfähigkeit ist > 40t, Länge ca. 1.500 - 2.500mm, Breite ca. 1.000 - 2.000mm. Die Rahmenstruktur besteht aus handelsüblichen Halbzeugen.
Schwerlast-Bereifung (1.5) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bereifung mittels einer Achse oder Welle (1.7) mit dem HVWK verbunden wird und dadurch ein seitliches und longitudinales Verfahren der Last möglich wird.
U-Haken (2.3) dadurch gekennzeichnet, dass der U-Haken (2.3) den Transportrahmen (3.2) umschliesst und Kurzhubzylinder angeschlagen werden können, ohne dass Anschlagpunkte an den Transportrahmen angebracht werden müssen.
Hebe- und Verfahrmodul für Windkraftkomponenten (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es durch externe Krafteinleitung seitwärts bewegt werden kann. Die Krafteinleitung kann durch ziehen oder schieben erfolgen. Krafterzeugung kann durch motorgetriebene Fahrzeuge oder Zugtiere erfolgen. Ebenso kann ein Eigenantrieb installiert werden.
Einsatzstück (2.1) dadurch gekennzeichnet, dass es sich einfach in die Adapterplatte einsetzen lässt und hierdurch eine Ladungssicherung gewährleistet. Mit Hilfe eines Sicherungsbolzens (2.2) lässt sich für die Ladungssicherung ein Formschluß herstellen.