JP5711854B2 - 風力発電装置用タワー - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置用タワーに関する。

風力発電装置のタワーは、典型的には複数のタワーセグメント（部分タワー：Turmsegmenten）から構成され、この際、これらのタワーセグメントは、典型的には完成部材として提供される。タワーセグメントは、典型的には円錐形又は円筒形で構成されている。タワーセグメントは、鋼材か又はコンクリートから製造することができる。風力発電装置のタワーの高さが更に高くなるほど、下側のタワーセグメントの底面が更に大きくなる。しかし下側のタワーセグメントのサイズは、輸送可能性により制限される。

下記特許文献１は、所定数の円筒形又は円錐形の部分タワーないしタワーセグメントを有する風力発電装置のタワーを示している。部分タワーないしタワーセグメントは、上端部と下端部において各々水平フランジを有する。それに追加し、垂直フランジを設けることができ、従ってタワーセグメントは、縦方向（長手方向）において分割可能である。垂直フランジは、タワーセグメントの（外殻面を有する）外殻部の内面部に固定されており、従って部分タワーの外殻部は、これらの外殻部の結合箇所において接触している。垂直フランジは、外殻部の内面部へ溶接固定され、外殻部の端部に対して間隔を置いてずらされており、従って隣り合う垂直フランジの間にスペーサ要素を設けることができる。

下記特許文献２は、風力発電装置のタワーを示している。このタワーは、各々２つの縦方向フランジを有する予め製造された金属壁部材から構成される。

下記特許文献３は、複数のセグメントから構成される風力発電装置のタワーを示しており、この際、これらのセグメントは、各々、水平に配向された少なくとも１つのフランジを有する。

下記特許文献４は、複数のセグメントを有する風力発電装置のタワーを示しており、この際、これらのセグメントは、各々、少なくとも２つの縦方向フランジを有する。

下記特許文献５は、複数のセグメントから構成することのできる風力発電装置のタワーを示しており、この際、これらのセグメントは、各々、縦方向フランジを有する。

EP 1 606 514 B1 DE 60 2005 002 760 T2 DE 101 52 018 A1 WO 2010/134029 A1 US 7,770,343 B2

本発明の課題は、タワーの高さが極めて高い場合にもより良い静止状態（平衡状態）を有する風力発電装置のタワーを提供することである。

前記課題は、請求項１による風力発電装置用タワーにより解決される。
即ち本発明の第１の視点により、風力発電装置用タワーであって、複数のタワーセグメントを備え、該タワーセグメントは、各々、上側の水平フランジと、下側の水平フランジと、外殻面を有する外殻部とを有し、前記複数のタワーセグメントの少なくとも１つは、少なくとも２つの縦方向フランジを有し、各縦方向フランジは、他方の縦方向フランジの第１側面部へ取り付けるための第１側面部と、前記外殻部が溶接固定されている第２側面部とを有し、該第２側面部は、前記第１側面部の反対側に位置していること、及び、前記縦方向フランジの前記第１側面部は、少なくとも部分的に直接的に互いに接して固定されており、前記縦方向フランジは、外方から目視できる第３側面部を有することを特徴とする風力発電装置用タワーが提供される。
また本発明に第２の視点により、複数のタワーセグメントから風力発電装置用タワーを製造するための方法であって、該タワーセグメントは、上側の水平フランジと、下側の水平フランジと、外殻面を有する外殻部と、少なくとも２つの縦方向フランジとを有し、該縦方向フランジは、他方の縦方向フランジの第１側面部へ取り付けるための第１側面部と、該第１側面部の反対側に位置する第２側面部と、外方から目視できる第３側面部とを有し、そして、以下のステップ、即ち、前記縦方向フランジを製造するステップ、前記縦方向フランジの前記第２側面部に前記外殻部を溶接固定するステップ、及び、２つの縦方向フランジの前記第１側面部を少なくとも部分的に直接的に互いに接してこれらの縦方向フランジをボルト固定ないしネジ固定するステップを含むことを特徴とする方法が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）風力発電装置用タワーであって、複数のタワーセグメントを備え、該タワーセグメントは、各々、上側の水平フランジと、下側の水平フランジと、外殻面を有する外殻部とを有し、前記複数のタワーセグメントの少なくとも１つは、少なくとも２つの縦方向フランジを有し、各縦方向フランジは、他方の縦方向フランジの第１側面部へ取り付けるための第１側面部と、前記外殻部が溶接固定されている第２側面部とを有し、該第２側面部は、前記第１側面部の反対側に位置していること。
（形態２）前記縦方向フランジの前記第１側面部は、少なくとも部分的に直接的に互いに接して固定されており、前記縦方向フランジは、外方から目視できる第３側面部を有することが好ましい。
（形態３）前記縦方向フランジの１つは、該縦方向フランジの前記第１側面部において溝部を有し、前記縦方向フランジは、ボルト結合部材ないしネジ結合部材を受容するための複数の貫通穴を有することが好ましい。
（形態４）前記外殻部の外殻面は、前記縦方向フランジの前記第３側面部と実質的に面一に形成されていることが好ましい。
（形態５）複数のタワーセグメントから風力発電装置用タワーを製造するための方法であって、該タワーセグメントは、上側の水平フランジと、下側の水平フランジと、外殻面を有する外殻部と、少なくとも２つの縦方向フランジとを有し、該縦方向フランジは、第１側面部と、該第１側面部の反対側に位置する第２側面部とを有し、そして、以下のステップ、即ち、前記縦方向フランジを製造するステップ、前記縦方向フランジの前記第２側面部に前記外殻部を溶接固定するステップ、及び、２つの縦方向フランジを互いにボルト固定ないしネジ固定するステップを含むこと。

複数のタワーセグメントから構成されている風力発電装置用タワーが提供され、前記タワーセグメントは、各々、上側の水平フランジと下側の水平フランジを有する。タワーセグメントの少なくとも１つは（垂直に配向されている）少なくとも２つの縦方向フランジを有する。縦方向フランジの各々は、第１取付面（第１側面部）を有し、該第１取付面は、他方の縦方向フランジの取付面と接触状態にある。タワーセグメントの（外殻面を有する）外殻部は、縦方向フランジの第１取付面とは反対側の第２取付面（第２側面部）へ溶接固定される。従ってタワーセグメントの外殻部の端部が互いに接触するのではなく、これらは縦方向フランジないし垂直フランジを介して互いに結合されている。

このことは有利であり、その理由は、縦方向フランジを外殻部とは別個に極めて高精度で製造することができるためであり、従って２つの縦方向フランジは、極めて良好な適合精度（はめあい精度）をもって互いに固定することができる。このことは、更に全タワーの静止状態に関して有利である。本発明により、タワーセグメントの縦方向フランジと外殻部は、一部材としてではなく互いに別個に製造される。それに引き続いて初めて、外殻部を縦方向フランジの第２取付面へ溶接固定することができる。

本発明の一視点により、縦方向フランジは、外側から目視できる第３側面部を有する。

本発明の一視点により、縦方向フランジの１つには、溝部が設けられている。縦方向フランジは、例えばボルトないしネジを用いて互いに固定することができる。

本発明の一視点により、外殻部の外殻面は、第３側面部と実質的に面一である。

本発明の更なる構成は、下位請求項の対象である。

以下、添付の図面に関連し、本発明の利点及び実施例を詳細に説明する。

第１実施例による一風力発電装置用タワーのタワーセグメントの断面図を示す図である。 第１実施例による縦方向フランジの領域におけるタワーセグメントの模式的な横断面図を示す図である。 第１実施例によるタワーセグメントの一部分の模式的な断面図を示す図である。 第２実施例によるタワーセグメントの一部分の模式的な断面図を示す図である。 第３実施例によるタワーの模式的な断面図を示す図である。

図１は、第１実施例による一風力発電装置用タワーのタワーセグメントの一断面図を示している。該タワーは、積み重ねられて配設される複数のタワーセグメント１００から構成することができる。タワーセグメント１００は、下側の水平フランジ１１０と、上側の水平フランジ１２０と、２つの縦方向フランジ１３０の領域と、（外殻面を有する）外殻部１４０とを有し、該外殻部１４０は、上側の水平フランジ１２０と下側の水平フランジ１１０との間、並びに両方の縦方向フランジ１３０の間に延在している。従って該タワーセグメントは、各々縦方向フランジ１３０を有する２つの半部分から構成することができる。縦方向フランジ１３０を用い、タワーセグメント１００の一方の半部分を、対応する縦方向フランジ１３０を有するタワーセグメントの他方の半部分に固定することができる。上側の水平フランジ１２０と下側の水平フランジ１３０は、風力発電装置のタワーの建造に際し、他のタワーセグメントを固定するために用いられる。該タワーセグメントは、２つの部分（半部分）よりも多くの部分に分割することもできる。

本発明により、縦方向フランジ１３０は、外殻部１４０とは別個に製造される。

図２は、第１実施例による縦方向フランジの領域におけるタワーセグメントの模式的な横断面図を示している。図２には、２つの縦方向フランジ１３０が示されている。これらの縦方向フランジ１３０は、第１（内側）側面部（第１取付面）１３１と、第２（外側）側面部（第１側面部とは反対側の第２取付面）１３２と、（外方へ向けられた）第３側面部１３３と、（内方へ向けられた）第４側面部１３４とを有する。２つの縦方向フランジ１３０は、各々、それらの第１側面部１３１を用いて重なり合ってないし接し合って位置し、例えば互いにボルト固定ないしネジ固定することができる。外殻部１４０は、それらの第１端部１４１を用いて縦方向フランジ１３０の第２取付面１３２に固定されている（例えば溶接されている）。従って縦方向フランジ１３０の第１取付面１３１は、互いに接触状態にあり、それに対して外殻部１４０は、それらの第１端部１４１を用いて縦方向フランジ１３０の第２取付面１３２に固定され、例えば溶接されている。このこと（即ち縦方向フランジ１３０と外殻部１４０の別個の製造）は、縦方向フランジ１３０を真直ぐな構成部材として極めて正確に機械加工（旋削ないし切削加工 drehen）ないし製造することができるので特に有利である。従って極めて正確な取付面（第１側面部１３１）を設けることができ、それにより縦方向フランジ１３０はそれらの第１側面部１３１を用いて極めて良好に互いに固定することができる。

図３は、第１実施例によるタワーセグメントの一部分の模式的な断面図を示している。各縦方向フランジ１３０は、第１側面部１３１と、第２側面部１３２と、第３側面部１３３と、第４側面部１３４とを有する。第１側面部１３１を極めて正確に製造することができる。（第１側面部１３１とは反対側の）第２側面部１３２において、外殻部を縦方向フランジ１３０に固定（例えば溶接）することができる。縦方向フランジ１３０は、例えばボルト結合ないしネジ結合により互いに固定することができる。

縦方向で分割されたタワーセグメントの２つの部分が縦方向フランジ１３０を用いて互いに固定されている場合には、両方の縦方向フランジ１３０、並びに外殻部１４０との溶接箇所を外方から見ることができ、その理由は、縦方向フランジ１３０は（半径方向）外方に至るまで延在しているためであり、即ち縦方向フランジ１３０の第３側面部１３３が外方から目視できるためである。

図４は、第２実施例によるタワーセグメントの一部分の模式的な断面図を示しており、該第２実施例は、第１実施例を基礎とすることができる。両方の縦方向フランジ１３０のうちの１つは、その第１側面部１３１において溝部１３５を有する。更に両方の縦方向フランジ１３０には、縦方向フランジ１３０をボルト結合ないしネジ結合により互いに固定可能とするために（ボルト用の）貫通穴を設けることができる。溝部１３５は、例えば１〜１０ｍｍの深さをもつことができる。溝部の深さと幅と高さは、好ましくは、ボルト結合ないしネジ結合により発生される力と、風により発生される力との間の均衡が達成されるように構成される。

図５は、第３実施例によるタワーの模式的な一断面図を示しており、該第３実施例は、第１実施例又は第２実施例を基礎とすることができる。図５には、各々１つの外殻部１４０と２つの縦方向フランジ１３０を有する２つの部分タワーを備えたタワーセグメントの横断面が示されており、この際、縦方向フランジ１３０の第３側面部１３３も、縦方向フランジ１３０と外殻部１４０との間の溶接継目も外方から目視できる。

本発明によるタワーは、オプションとして鋼材から製造され、即ちタワーセグメントが鋼材から構成される。

１００ タワーセグメント
１１０ 下側の水平フランジ
１２０ 上側の水平フランジ
１３０ 縦方向フランジ
１３１ 第１側面部（第１取付面）
１３２ 第２側面部（第２取付面）
１３３ 第３側面部
１３４ 第４側面部
１３５ 溝部
１４０ 外殻面を有する外殻部

Claims (4)

1. 風力発電装置用タワーであって、
   複数のタワーセグメント（１００）を備え、該タワーセグメントは、各々、上側の水平フランジ（１２０）と、下側の水平フランジ（１１０）と、外殻面を有する外殻部（１４０）とを有し、
   前記複数のタワーセグメント（１００）の少なくとも１つは、少なくとも２つの縦方向フランジ（１３０）を有し、
   各縦方向フランジ（１３０）は、他方の縦方向フランジ（１３０）の第１側面部（１３１）へ取り付けるための第１側面部（１３１）と、前記外殻部（１４０）が溶接固定されている第２側面部（１３２）とを有し、該第２側面部（１３２）は、前記第１側面部（１３１）の反対側に位置していること、及び、
   前記縦方向フランジ（１３０）の前記第１側面部（１３１）は、少なくとも部分的に直接的に互いに接して固定されており、
   前記縦方向フランジ（１３０）は、外方から目視できる第３側面部（１３３）を有すること
   を特徴とする風力発電装置用タワー。
2. 前記縦方向フランジ（１３０）の１つは、該縦方向フランジの前記第１側面部（１３１）において溝部（１３５）を有し、
   前記縦方向フランジ（１３０）は、ボルト結合部材ないしネジ結合部材を受容するための複数の貫通穴を有すること
   を特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置用タワー。
3. 前記外殻部（１４０）の外殻面は、前記縦方向フランジ（１３０）の前記第３側面部（１３３）と実質的に面一に形成されていること
   を特徴とする、請求項１又は２に記載の風力発電装置用タワー。
4. 複数のタワーセグメントから風力発電装置用タワーを製造するための方法であって、
   該タワーセグメントは、上側の水平フランジ（１２０）と、下側の水平フランジ（１１０）と、外殻面を有する外殻部（１４０）と、少なくとも２つの縦方向フランジ（１３０）とを有し、該縦方向フランジは、他方の縦方向フランジ（１３０）の第１側面部（１３１）へ取り付けるための第１側面部（１３１）と、該第１側面部の反対側に位置する第２側面部（１３２）と、外方から目視できる第３側面部（１３３）とを有し、そして、以下のステップ、即ち、
   前記縦方向フランジを製造するステップ、
   前記縦方向フランジ（１３０）の前記第２側面部（１３２）に前記外殻部（１４０）を溶接固定するステップ、及び、
   ２つの縦方向フランジ（１３０）の前記第１側面部（１３１）を少なくとも部分的に直接的に互いに接してこれらの縦方向フランジ（１３０）をボルト固定ないしネジ固定するステップ
   を含むこと
   を特徴とする方法。

Images