JP6775671B2 - タワーセグメント、タワー部分、タワー、風力タービン、およびタワーセグメントの製造方法、タワーセグメントの接続方法 - Google Patents
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Description
風力タービンのタワーは、一般的に、設置状態および運転状態において垂直な長手方向軸を有し、その長手方向軸と直交関係にある環状断面を有する。その環状断面は、円形リングの形態でもよいし多角形の形態でもよい。したがって、本出願において、環状という用語は、円形リングの形態の構成だけでなく、複数の直線部分を有する多角形および/または多面構成も示すために使用される。
タワーセグメントは、ここでは、環状のタワー部分の一部、すなわち、タワーの周囲の一部の上にのみ延びるエレメントとして使用されている。環状のタワー部分は、好ましくは、複数のタワーセグメントから形成され、垂直方向の長手方向の接合部は、一般的に、設置状態および動作状態においてタワーセグメント間に設けることができる。タワーは、設置状態と風力タービンの運転状態とで上下に重ね合わせて配置された複数のタワー部分を含む。ここで、設置状態という用語は、特に、運転に適したロータを備えたポッドがタワー上に配置されている限りにおいて、垂直に配向されたタワーに関する状態を意味するためにも使用され、風力タービンの運転状態にも対応する。例えば、製造中および/またはタワーまたはその一部の輸送中の長軸の実質的に水平な向きは、本明細書では設置状態という用語で示されることを意図するものではない。設置状態に関して記載された向きは、一時的に垂直に向けられていないタワーまたはその一部の長軸への製造および/または輸送状態において適切に適合されるべきである。
特に、円形リングの形および多角形の両方の形態で、より直径の大きい環状のタワー部分のおかげで、環状のタワー部分よりも容易に製造および/または輸送することができるように、タワー部分を長手方向にタワーセグメントに細分化することが知られている。タワーセグメントは、一般的に、タワー壁を形成する表面範囲と、それと直交関係および/または径方向の関係にある厚さとを含み、これは一般的に、表面範囲よりも数倍小さい。多角形断面のタワーのタワーセグメントは、一般的に平坦であって、従ってそれらの表面範囲には曲率がない。対照的に、円形リングの形態の断面のタワーのためのタワーセグメントは、それらの表面範囲において、曲率および/または半径を有し、したがって、円柱または円錐または円錐台の周面セグメントの形状である。
中間エレメントと引張エレメントとの間の接続は、タワーの組立て時に、現場で行うことができる、あるいは、例えば、プレハブ部品工場においてタワーセグメントの製造時に、既に行われてもよい。
好ましくは、引張エレメントは、隣接するタワーセグメントの引張エレメントに接続されるようになっている。同様に、圧縮エレメントは、好ましくは当接接続で、隣接するタワーセグメントの圧縮エレメントに接続されるように適合されることが好ましい。
特に、環状のタワー部分では、締付けエレメントを有するタワーセグメントと締付けエレメントを有さないタワーセグメントの両方を設けることが可能である。好ましくは、少なくとも1つのタワーセグメントは、タワー部分毎に締付けエレメントが設けられている。さらに好ましくは、締付けエレメントを有するタワーセグメントと締付けエレメントを有しないタワーセグメントとは、タワー部分に交互に配置される。
旋回可能な接続は、特に、軸を中心に旋回可能な接続であって、その軸は、好ましくは設置状態において実質的に垂直に向けられており、これもまた既に上述したように、特に、可能性としては、先細りになっているタワー壁に平行なその軸の配向も含まれる。
そのような中間エレメントの旋回可能な接続の利点は、そのようにして、実質的に、引張力が中間エレメントおよび引張エレメントによって伝達されること、および実質的に圧縮エレメントが圧縮エレメントによって伝達されることを容易かつ効率的に可能にすることである。旋回可能な接続は、中間エレメントおよび/または引張エレメントによる引張力以外の力の伝達を低減または防止する。さらに、そのようにして、複数の相互接続されたタワーセグメントを有するタワー部分において均一な力の分配が達成されることを確実にすることが可能である。特に、締付けエレメントによって加えられる付勢力は、そのようにして引張エレメントにわたって均一に分配することができ、そのようにして、圧縮エレメントの対応する均一な予圧を提供することもできる。
設置状態における圧縮エレメントの側面は、一般的に、実質的に垂直な平面内に配置されている。ほぼ垂直方向の縦方向の接合部は、一般的に隣接するタワーセグメントの側面間に形成される。
当接接続は、特に、引張エレメントのプレストレスによって圧力を受けると、好ましくは、力ロック接続および/または摩擦接続が生じる。2つのコンクリート表面間の摩擦係数は、一般的に、約0.5〜1である。
好ましくは、圧縮エレメントの2つの側面は、それぞれの垂直面内に配向されているだけでなく、径方向にも配向されている。それは、2つの側面の互いに対する傾斜を可能にする。これは、特に、側面に対する互いに対する傾斜によって、タワーセグメントを2つの隣接するタワーセグメント間の中間スペースに容易に導入し、そこに配置することができるので、組立技術に関して有利である。さらに、その構成は、当接接続を実施するため、ならびに力ロック接続および/または摩擦接続を行うために好ましい。
タワーセグメントは、実質的にメンテナンスフリーおよび/または実質的にフェイルセーフな性質のものであることが好ましい。その目的のために、中間エレメントと引張エレメントおよび/または圧縮エレメントとの間の接続がそれらの特性を享受することが特に好ましい。その目的のために、中間エレメントが2つ以上の中間部分を有する場合、それらの中間部分およびそれらの接続部も同様に、メンテナンスフリーおよび/またはフェイルセーフの性質のものであることが好ましい。したがって、これらの接続を行うために使用される接続エレメントは、メンテナンスフリーおよび/またはフェイルセーフであることが特に好ましい。接続エレメントは、割ピンを有するナットの形態であることが好ましい。
位置決めエレメントは、例えば、ピンまたはスパイクおよび/またはスリーブのような、突起および/または凹部の形態であってもよい。さらに好ましくは、位置決めエレメントは、それらが、特に、設置状態において実質的に垂直な方向に隣接するように配置および適合される隣接するタワーセグメントの対応する位置決めエレメントに対応する、および/または係合するように、配置され適合される。
さらに好ましい発展形は、タワーセグメントが2つの中間エレメントを有し、引張エレメントの広がりの主方向における互いからの間隔が、圧縮エレメントの側面に対する間隔の倍数である点で区別される。
当接接続は、隣接するタワーセグメントの互いに向かい合う側面の間において行われることが好ましい。隣接するタワーセグメントの引張エレメント間の接続は、好ましくは、旋回可能に移動可能であって、特に、実質的に垂直な軸の周りに旋回可能である。さらに好ましくは、その接続は、例えば、そのそれぞれの端部で2つの隣接する引張エレメントのうちのそれぞれの1つに旋回可能に接続されている引張コネクタによって行われる。
その構成には、周方向に延びる水平方向の接合部はなく、設置状態および/または運転状態において上下に互いに重なり合う関係で配置されたタワーセグメント間の水平方向の接合部は、タワーの周方向に沿って垂直方向に互いにずれた関係で配置されるという利点がある。
本発明のさらなる態様によれば、上記の目的は、少なくとも1つの上記タワーおよび/または少なくとも1つの上記タワー部分および/または少なくとも1つの上記タワーセグメントを含む風力タービンによって達成される。
タワーセグメントの相互の接続、特に、圧縮エレメントの相互接続および/または引張エレメントの相互接続は、タワーの組立て時に現場で最初に行われることが好ましい。そのようにして、個々のタワーセグメントをより容易に輸送することができる。
風力タービンのタワーセグメントを接続する方法の好ましい実施形態によれば、1つ、2つまたはそれ以上のタワーセグメントが締付けエレメントを有し、それら締付けエレメントが、例えば、締付けねじによって締め付けられることが提供される。
その点に関しては、本発明のこれらのさらなる態様の実施形態および実施形態の詳細、ならびにそれらの可能性のある発展形についても、タワーセグメントの対応する特徴に関連して、前述の説明も参照される。
特に、図3〜図5から分かるように、2種類のタワーセグメントが使用される。一方では、圧縮エレメント250および引張エレメント310を有するタワーセグメント210、他方では、圧縮エレメント250の代わりタワーセグメント220を有するタワーセグメント220が、締め付けまたは締付けエレメント330を有する引張エレメント320を有している。締付けエレメント330は、締付けねじ331を締め付けることによって引張エレメントリング300に締付け力を作用させることができ、したがって予荷重をかけることができるように、複数の締付けねじ331を有するターンバックルの形態である。
第1平面におけるタワーセグメント201がプレストレスを受けた後、そのようにして、図8に示すように、タワーセグメント202が第2平面、すなわち、第2タワー部分22において、第1平面、すなわち第1タワー部分21においてタワーセグメント201の上部接続表面に配置される。第2平面におけるタワーセグメント202の上下の接続面も、異なる平面に配置される。図9に一点鎖線の円で示されているように、第2の平面におけるタワーセグメント202、すなわち第2のタワー部分22もまた、引張エレメントリング302でプレストレスを与えられている。このようにして、多数のタワー部分を互いに重ね合わせて所望のタワー高さまで配置することができる。
図10は、第1および第2平面のタワーセグメント201,202と、第3平面のタワーセグメント203とを有する組立状態のタワーの平面図を示している。図11では、タワーセグメント203の第3の面が、所定の位置に取り付けられている。
Claims (15)
- 風力タービン(100)のタワー(102,20)のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)であって、
圧縮エレメント(250)と、引張エレメント(310,320)と、を備え、
前記引張エレメント(310,320)は、設置状態において、その広がりの主方向がほぼ水平に配置され、その広がりの主方向と直交関係にあるほぼ水平方向において、前記圧縮エレメント(250)から離間しており、中間エレメント(410)を介して圧縮エレメント(250)に接続されている、
タワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 前記引張エレメント(310,320)は、締付けエレメント(330)を有している、
請求項1に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 前記中間エレメント(410)は、旋回可能な構成であり、および/または、前記圧縮エレメント(250)および/または前記引張エレメント(310、320)に旋回可能に接続されている、
請求項1または2に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 前記圧縮エレメント(250)は、別のタワーセグメント(200、201、202、203、210、220)の側面(251)への当接接続を形成するために、設置状態で配置され、適合された少なくとも1つの側面(251)を有している、
請求項1から3のいずれか1項に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 前記圧縮エレメント(250)は、互いに対して傾斜して配置された2つの側面(251)を有している、
請求項1から4のいずれか1項に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 前記中間エレメント(410)は、前記圧縮エレメント(250)および/または接続エレメント(422)を有する前記引張エレメント(310,320)に接続されている、
請求項1から5のいずれか1項に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 前記圧縮エレメント(250)は、設置状態における上面である接続面において、および/または、設置状態における下面である接続面において、1つ、2つまたはそれ以上の位置決めエレメントを有している、
請求項1から6のいずれか1項に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 前記タワーセグメント(200,201,202,203,210,220)は、2つの前記中間エレメント(410)を有し、
前記引張エレメント(310、320)の広がりの主方向における互いの間隔は、前記圧縮エレメント(250)の側面(251)に対するその間隔の倍数である、
請求項1から7のいずれか1項に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 前記引張エレメント(310,320)と前記圧縮エレメント(250)との間の間隔は、タワーの半径の最大50%である、
請求項1から8のいずれか1項に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の2つ、3つあるいはそれ以上のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)を備え、前記引張エレメント(310,320)は、互いに接続され、前記圧縮エレメント(250)は、当接接続によって接続されている、
風力タービン(101)のタワー部分(21,22)。 - 前記圧縮エレメント(250)の上部接続面は、異なる平面にあり、前記圧縮エレメント(250)の下部接続面は、異なる平面にある、
請求項10に記載の風力タービン(101)のタワー部分(21,22)。 - 請求項10または11に記載の少なくとも1つのタワー部分(21,22)、および/または、
請求項1から9のいずれか1項に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)、
を備えた風力タービン(100)のタワー(102,20)。 - 請求項12に記載のタワー(102,20)、および/または、
請求項10または11に記載のタワー部分(21,22)、および/または、
請求項1から9のいずれか1項に記載のタワーセグメント(200,201,202,203,210,220)、
を備えた風力タービン(100)。 - 風力タービン(100)のタワーセグメント(200,201,202,203,2010,220)の製造方法であって、
圧縮エレメント(250)を提供し、
引張エレメント(310,320)を提供し、
中間エレメント(410)を介して前記引張エレメント(310、320)を前記圧縮エレメント(250)に接続し、前記引張エレメント(310、320)は、設置状態においてほぼ水平に広がるその主方向を持って配置され、広がりのその主方向と直交するほぼ水平方向において前記圧縮エレメント(250)から離間している、
方法。 - 風力タービン(100)のタワーセグメント(200,201,202,203,2010,220)の接続方法であって、
請求項1から9のいずれか1項に記載の2つのタワーセグメント(200,201,202,203,2010,220)を提供し、
当接接続によって、2つのタワーセグメント(200,201,202,203,2010,220)の前記圧縮エレメント(250)を接続し、
2つの前記タワーセグメント(200,201,202,203,2010,220)の前記引張エレメント(310,320)を接続する、
方法。
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