KR20120127473A - 풍력 발전소 및 풍력 발전소 타워 세그먼트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 발전소 타워 세그먼트(1)에 관한 것으로, 그러한 타워 세그먼트(1)는 쉘 세그먼트로서 형성되고, 철근 콘크리트체를 가지며, 적어도 하나의 또 다른 타워 세그먼트의 접합부들에 맞대기 위한 2개의 접합부들(6)을 구비하고, 각각의 접합부(6)의 영역에서 적어도 하나의 연결체가 철근 콘크리트에 박혀 인접한 타워 세그먼트의 연결체(12)와의 연결을 위해 그에 앵커 고정되며, 연결체(12)는 각각의 접합부(6)와 대략 평행하게 배치된 고정 벽(14)을 구비하여 접합부(6)를 가로지르는 그리고 고정 벽(14)을 가로지르는 방향을 향한 인장 응력을 수용한다.

Description

풍력 발전소 및 풍력 발전소 타워 세그먼트{WIND POWER PLANT AND WIND POWER PLANT TOWER SEGMENT}

본 발명은 풍력 발전소 타워 세그먼트(wind power plant tower segment), 그러한 다수의 타워 세그먼트들을 구비한 풍력 발전소 타워, 및 해당 타워를 구비한 풍력 발전소에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 다수의 타워 세그먼트를 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다.

오늘날, 현대식 풍력 발전소는 통상적으로 그 위에 풍력 발전소 타워가 배치되는 기초(fundament)를 포함하는데, 풍력 발전소 타워는 발전기가 수납된 나셀(nacelle)을 받치고 있고, 발전기의 회전자는 적절한 바람이 불 때에 에너지 생성을 위해 공기 역학적 로터에 의해 회전한다. 그러한 풍력 발전소의 타워들은 100 m을 넘는 높이를 가질 수 있다. 철제 타워들 이외에, 철근 콘크리트 및/또는 프리스트레스트 콘크리트(prestressed concrete)로 이뤄진 콘크리트 타워들도 흔히 사용된다. 여기서, 콘크리트 타워란 그것의 대부분이 콘크리트로 제작된다는 것을 의미한다. 상부 섹션은 흔히 강으로 제작될 수 있다.

그러한 타워는 전체적으로 관 형태를 갖고, 통상적으로 그것의 지름이 기초로부터 나셀까지 감소한다는 점에서 엄밀한 의미의 원통 형태와는 구별된다.

그러한 콘크리트 타워는 통상적으로 다수의 조립식 콘크리트 부품들로 조립된다. 한편으로, 그러한 타워는 수직 방향으로 서로 상하로 배치된 다수의 타워 섹션들을 구비하는데, 그들은 통상적으로 텐션 로프들에 의해 수직 방향으로 서로 고정 클램핑된다. 그러한 각각의 타워 섹션은, 아니면 적어도 콘크리트 타워의 하부 영역의 타워 섹션들은 쉘 세그먼트들(shell segments)로 구성된다. 예컨대, 타워 섹션은 기본적으로 각각 타워 섹션의 180도 세그먼트를 형성하는 2개의 하프 쉘들(half shells)로 구성될 수 있다. 그러한 타워 세그먼트들은 대부분 조립식 콘크리트 부품들로서 산업적으로 규격 생산되고, 타워의 조립 시에 현장에서 조립되어 연결된다. 타워 섹션을 다수의 세그먼트들로 분할하여야 할 필요가 있는 것은 통상적으로 구성 요소들을 그 제조 장소로부터 풍력 발전소의 건설 장소로 이송하는 것이 필요하다는데 그 이유가 있다.

타워 엘리먼트로도 지칭될 수 있는 타워 섹션의 타워 세그먼트들은 통상적으로 수직 접경 에지들에서 현장 조립된다. 콘크리트 보강재의 섹션들은 그러한 접경 에지들에서 돌출하고, 그에 따라 세그먼트들이 거기에서 로킹 볼트에 의해 서로 연결될 수 있다. 이어서, 나머지 수직 이음매를 모르타르로 그라우팅한다.

이때, 타워 세그먼트들을 서로 연결하는데 매우 많은 수작업이 필요하다는 단점이 있다. 또한, 모르타르 그라우팅은 특히 그 모르타르 그라우팅이 적절하지 않게 수행되거나 잘못 수행된 경우에는 그 영역에서의 콘크리트 보강재 섹션들의 부식의 위험을 내포한다. 이때, 결함들 또는 결함 지점들은 모르타르 그라우팅을 주의 깊게 수행하는 경우라도 발생할 수 있다. 그러한 결함들은 예컨대 함유되는 수포들과 기포들 또는 콘크리트 보강재로부터 바깥쪽으로 이르는 모세관들일 수 있다.

아울러, 그러한 타워 세그먼트들의 달성 가능한 상호 위치 설정 정밀도가 한정되어 통상적으로 ±10 ㎜의 범위에 있다. 또한, 겨울에 저온에서 모르타르 그라우팅을 하는데에는 문제가 있을 수 있다.

따라서 본 발명의 과제는 전술한 문제점들 중의 적어도 하나를 제거하거나 줄이는 것이다. 특히, 다수의 타워 세그먼트들의 상호 연결을 간단히 하기 위한 및/또는 위치 설정 정밀도 및/또는 신뢰도 및/또는 내구성과 관련하여 개선하기 위한 방안을 제안하려고 한다. 적어도 대안적 방안을 제안하려고 한다.

본 발명에 따라, 청구항 1에 따른 타워 세그먼트가 제안된다.

그러한 타워 세그먼트는 쉘 세그먼트로서 형성되고, 적어도 하나의 또 다른 그러한 또는 유사한 타워 세그먼트와 함께 타워 엘리먼트로도 지칭되는 타워 섹션으로 조립되도록 마련된다. 그와 관련하여, 타워 섹션이란 둘레 방향으로 폐쇄된 관 형태의 섹션을 의미한다. 타워는 서로 상하로 배치된 다수의 타워 섹션들을 구비한다.

타워 세그먼트는 철근 콘크리트체를 갖고, 그에 따라 콘크리트 보강재가 구비된 콘크리트체를 갖는다. 적어도 하나의 또 다른 타워 세그먼트와의 조립을 위해, 동일한 평면에 배치된 적어도 하나의 또 다른 타워 세그먼트, 특히 유사하거나 동일한 타워 세그먼트의 접합부들에 맞대기 위한 2개의 접합부들이 마련되고, 그럼으로써 타워 섹션을 제조할 수 있다. 그러한 접합부는 표면이고, 대체로 또는 최대로 타워 세그먼트의 높이를 따른 길이 및 타워 세그먼트의 두께, 즉 타워 세그먼트의 벽 두께를 따른 폭을 갖는다. 환언하면, 그러한 접합부는 타워 세그먼트를 통한 수직 단면의 절단면에 해당하되, 경우에 따라서는 접합부가 약간 더 작을 수 있고, 특히 약간 더 좁을 수 있다.

각각의 접합부의 영역에는 적어도 하나의 연결체가 박혀 그 영역에 앵커 고정된다. 그러한 연결체는 인접한 타워 세그먼트의 또 다른 연결체와 연결되도록 마련되고 조치된다. 이때, 2개의 연결체들이 접촉할 수 있거나, 그들 사이에 적어도 하나의 다른 소량의 재료, 특히 콘크리트가 있을 수 있다. 연결체는 각각의 접합부와 대략 평행하게 배치된 고정 벽을 구비하는데, 그 고정 벽은 접합부를 가로지르는 그리고 고정 벽을 가로지르는 방향을 향한 인장 응력을 수용하기 위한 것이다. 그러한 고정 벽에서, 연결체가 또 다른 타워 세그먼트의 연결체와 고정적으로 연결될 수 있다. 그럼으로써, 연결체가 철근 콘크리트체에 앵커 고정되는 것에 의해 해당 타워 세그먼트들의 상호 고정 연결이 달성되게 된다. 이때, 접합부를 따라 다수의 연결체들이 특히 동일한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에 따르면, 2개의 타워 세그먼트들이 접합부 대 접합부로 서로 고정적으로 연결될 수 있다. 그러한 연결에서는 높은 정밀도가 얻어지는데, 그러한 정밀도는 기본적으로 타워 세그먼트들의 제작 정밀도에 의해 결정된다.

타워 세그먼트는 조립식 콘크리트 부품인 것이 바람직하다. 그러한 조립식 콘크리트 부품은 산업적으로 규격 생산될 수 있고, 그럼으로써 철근 콘크리트체의 높은 품질 및 그에 따른 강도가 달성될 수 있다. 또한, 접합부의 높은 정밀도 및 품질이 달성될 수 있다.

연결체는 연결 박스 또는 스틸 니치(steel niche)로서 형성되는 것이 바람직하다. 이후로, 연결 박스와 스틸 니치는 동의어의 개념으로 사용될 것이다.

연결 박스는 고정 벽에 접한 다수의, 특히 3개의 측벽들을 갖고, 그럼으로써 중공 공간, 특히 니치(niche)를 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 측벽들과 고정 벽은 서로 고정적으로 연결된다. 또한, 그와 동시에 연결체는 바깥쪽으로부터 출입 가능한 개방된 측면을 구비하는데, 연결체가 철근 콘크리트 속에 박힌 보강 봉들(reinforcement bars)과 고정적으로 연결됨으로써 철근 콘크리트체에 연결체가 앵커 고정되는 것이 이뤄진다. 바깥쪽으로부터 출입 가능한 개방된 측면을 통해 중공 공간에 출입할 수 있다. 즉, 타워 세그먼트의 외부로부터 중공 공간에 접근할 수 있다. 그와 관련하여, 타워 세그먼트는 타워 세그먼트의 외부로부터는 중공 공간에 접근할 수 있지만, 조립된 또는 조립할 풍력 발전소 타워의 내부로부터 접근할 수는 없도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서 그러한 바깥쪽으로 개방된 중공 공간 또는 바깥쪽으로 개방된 니치는 날씨의 영향을 받지 않거나 여하튼 덜 받게 된다.

일 실시 형태에 따르면, 측벽들 중의 제1 측벽이 개방된 측면과 대향하고, 제1 측벽과 연결된 적어도 하나의 보강 봉이 나머지 측벽들과 연결된 적어도 하나의 보강 봉에 대해 일정 경사각만큼 경사지되, 경사각이 바람직하게는 약 2 내지 8도의 범위에 있고, 더 바람직하게는 약 3 내지 5도의 범위에 있으며, 특히 약 4도인 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트가 제안된다.

보강 봉들이 서로 경사지도록 조치하고, 그에 따라 보강 봉들이 연결체에 상이한 경사로 고정되도록 함으로써, 힘들을 상이한 해당 방향들로 유도할 수 있다. 그럼으로써, 풍력 발전소 타워의 관 형태의 구조 및 그에 따른 타워 세그먼트의 아치형 형태를 감안할 수 있게 된다. 경사각은 2 내지 8도의 범위에 있을 수 있는데, 그것은 특히 해당 타워 세그먼트의 영역에서의 타워 지름에 의존하여 달라질 수 있다. 지름이 작으면 작을수록 경사각이 더욱더 크게 선택될 수 있다. 통상의 지름에 대해서는, 3 내지 5도의 경사각, 특히 약 4도의 경사각이 적합하다.

연결체는 바깥쪽으로부터 그에 출입 가능하도록 철근 콘크리트체에 배치되는 것이, 특히 콘크리트로 고정되는 것이 바람직하다. 특히, 그리하여 연결체를 통해 이뤄지는 인접 세그먼트의 다른 연결체와의 연결부에 접근하는 것도 가능하게 된다. 반면에, 보강 봉들은 타워 세그먼트 내에 완전히 포함되어 바깥쪽으로부터의 출입이 불가하도록 배치되어 연결체와 연결된다. 그럼으로써, 보강 봉들에 대한 방식(corrosion protection)이 영속적으로 달성될 수 있다. 이때, 보강 봉들은 콘크리트에 의해 거의 에워싸이고, 연결체와의 연결 지점에서 연결체에 의해 둘러싸이거나 바깥쪽으로 차폐된다.

보강 봉들을 연결체와 바람직하게 고정하는 것은 용접에 의해 이뤄진다. 그럼으로써, 영속적이고 내구성 있는 연결이 달성될 수 있고, 또한 그를 통해 높은 힘 전달이 이뤄질 수 있다.

또 다른 바람직한 구성이 제안하는 바에 따르면, 고정 벽이 대략 접합부로 종결되고/종결되거나, 고정 벽이 적어도 하나의 클램핑 수단, 특히 나사의 통과를 위한 적어도 하나의 고정 개구부를 구비하여 그 클램핑 수단을 통해 또 다른 타워 세그먼트로부터 인장 응력이 고정 벽에 전달된다.

고정 벽이 대략 접합부로 종결된다는 것은 연결 벽의 외면이 접합부의 일부, 즉 인접 세그먼트와의 접촉 면의 일부를 이루도록 연결체가 철근 콘크리트체에 박힌다는 것을 의미한다. 그럼으로써, 2개의 세그먼트들이 그 접합부에서 맞닿아 놓이고 그에 상응하게 연결체들이 양 접합부들에 배치될 때에, 연결체들의 상호 직접적인 접촉이 이뤄질 수 있다. 그에 상응하여, 연결체들 및 그에 따른 세그먼트들의 고정적인 연결이 간단하게 달성될 수 있다. 따라서 2개의 세그먼트들은 직접 접합부 대 접합부로 고정되고, 그에 따라 모르타르 그라우팅이 거의 또는 완전히 행해지지 않을 수 있다. 경우에 따라서는, 탄성 패킹재가 마련될 수 있다.

고정 벽이 대략 접합부로 종결되는 경우라도, 보강 봉들은 바깥쪽으로부터 그에 출입할 수 없도록 연결체와 연결될 수 있다. 환언하면, 보강 봉들은 접합부에 대해 대략 뒤로 물러난 채로 연결체에 고정될 수 있다.

나사와 같은 클램핑 수단의 통과를 위한 적어도 하나의 고정 개구부를 고정 벽에 마련함으로써, 2개의 연결체들의 상호 고정 가능성 및 궁극적으로 그들의 클램핑 가능성이 간단하게 제공될 수 있다. 즉, 그러한 나사 또는 나사 로드가 2개의 인접한 타워 세그먼트들의 2개의 연결체들을 연결할 수 있다. 연결체가 바깥쪽으로부터 출입 가능한 중공 공간을 갖는 연결 박스 또는 니치로서 마련되면, 그러한 중공 공간 또는 니치에서 서로 연결할 연결체들의 고정, 특히 나사 고정이 수행될 수 있다.

그럼으로써, 고정 연결 또는 고정 조임이 접촉 면 또는 이음매의 영역에서가 아니라, 바깥쪽으로부터 출입 가능한 중공 공간 또는 니치에서 이뤄지기 때문에, 2개의 세그먼트들의 고정적이고 매우 정밀하기도 한 접합부 대 접합부 연결이 달성될 수 있다. 최종적으로, 부식을, 특히 연결체의 부식까지도 추가로 저지하기 위해, 고정 연결의 종료 후에 중공 공간 또는 니치에 대한 고무 몰드를 마련할 것을 제안한다.

또한, 본 발명에 따라, 풍력 발전소 타워가 적어도 부분적으로 본 발명에 따른 타워 세그먼트들로 조립되는 것이 제안된다. 이때, 평면별로 적어도 2개의 타워 세그먼트들이 하나의 타워 섹션 또는 타워 엘리먼트로 조립되는데, 타워 세그먼트들은 접합부 대 접합부로 서로 맞닿아 놓이고, 연결체들에 의해 서로 연결된다. 이어서, 그러한 타워 섹션들이 서로 상하로 배치되는데, 통상적으로 더 높이 놓이는 타워 섹션들의 지름이 점차 작아진다. 이때, 타워 섹션들은 인접한 타워 섹션들이 서로 엇갈린 접합부들 또는 접합부들의 영역에 형성되는 서로 엇갈린 이음매들을 구비하도록 서로 상하로 배치된다.

바람직하게는 본 발명에 따른 풍력 발전소 타워를 구비하거나 본 발명에 따른 다수의 타워 세그먼트들을 구비하는 풍력 발전소가 제공된다. 본 발명에 따른 타워 세그먼트들 또는 본 발명에 따른 타워를 사용함으로써, 때로는 풍력 발전소의 가동 수명이 길어지거나 보수 간격이 연장될 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 풍력 발전소 타워용의 다수의 타워 세그먼트들을 제조하는 청구항 11에 따른 방법이 제안된다.

그에 따르면, 형틀 또는 거푸집에서 다수의 타워 세그먼트들을 동시에 제조한다. 그를 위해, 동시에 제조하려는 타워 세그먼트들 각각에 대한 해당 형틀 또는 거푸집 내에 각각 그 앵커링을 포함하여 보강재와 연결체를 준비한다. 여기서, 앵커링이란 연결체를 보강재의 수개의 보강 봉들과 용접하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 그러한 용접이 현장에서 형틀 내에서 이뤄지는지 또 다른 준비 단계로 사전에 이뤄지는지 여부는 중요하지 않다.

보강재와 연결체가 제 위치들에 있으면, 형틀을 콘크리트로 채울 수 있다. 그리고 나서, 우선 콘크리트를 그것이 빼내질 수 있을 때까지 경화하여야 한다. 통상적으로, 빼낸다는 것은 우선 현장에서 콘크리트를 그대로 두고, 오히려 여기서 주로 다부품으로 형성되는 형틀 또는 거푸집을 제거하는 것을 의미한다.

콘크리트 형틀 또는 거푸집은 전체의 타워 섹션에 대해 마련된다. 즉, 둘레 방향으로 완전히 폐쇄된 관 형태의 쉘에 대해 마련된다. 따라서 전술한 경화 시에 상응하는 콘크리트 부품, 특히 상응하는 철근 콘크리트체가 생성된다. 마련되는 연결체들은 상응하게 항상 짝지어 배치된다. 즉, 항상 2개씩의 인접한 타워 세그먼트들에 대해 각각 연결체가 배치된다.

운송을 위해, 그와 같이 생성된, 예컨대 2개의 하프 쉘들과 같은 타워 세그먼트들 분리한다. 그리고 나서, 풍력 발전소의 건립 장소에서 그 세그먼트들을 전술한 콘크리트 형틀에서의 제조 시에 이미 서로에 대해 배치되었던 바와 같이 다시 조립한다.

그럼으로써, 높은 제작 정밀도, 특히 연결하려는 타워 세그먼트들이 서로 매우 잘 맞춰지는 것이 달성되는데, 왜냐하면 그들이 이미 형틀에서 필연적으로 서로 맞춰져 있기 때문이다. 콘크리트 형틀에서 그와 같이 제조된 타워 세그먼트들을 분리하는 것은 예컨대 접합부들에 분리판과 같은 분리 층들을 마련함으로써 달성될 수 있다.

예컨대, 고무 몰드와 같은 밀폐 수단을 사용함으로써, 형틀에 콘크리트를 채울 때에 연결체의 중공 공간 또는 니치가 막히는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 이미 타워 세그먼트와 관련하여 전술한 바와 같은 연결체, 특히 스틸 니치가 제안된다. 그러한 연결체는

- 제2 연결체의 연결 벽에 맞대기 위한 연결 벽,

- 연결 벽과 연결된 제1 측벽,

- 연결 벽 및 제1 측벽과 연결된 2개의 제2 측벽들을 포함하고, 그에 따라 연결 벽, 제1 측벽, 및 2개의 제2 측벽들이 함께 니치를 형성한다.

따라서 그러한 연결체를 제공함으로써, 타워 세그먼트가 마련될 수 있고, 그러한 세그먼트들로 풍력 발전소 타워를 조립하는 것이 간단해질 수 있다.

각각 서로 맞춰지는 2개의 상이한 연결체들을 연결체로서 마련하는 것이 바람직하다. 그들이 서로 맞닿는 접합부 영역에서, 하나의 연결체는 리세스를 구비하고, 다른 하나는 대응하는 돌출부를 구비한다. 따라서 그러한 연결체들은 바람직하게도 짝지어 제공되고, 대응하는 연결체들, 특히 스틸 니치들이 서로 맞닿아 놓이게 되고 대응하는 영역들이 서로 맞물리도록 타워 세그먼트들에 장착된다. 따라서 다른 타워 세그먼트의 1개 또는 2개의 다른 접합 측면들에 맞대기 위한 2개의 접합 측면들을 구비하는 타워 세그먼트를 마련하는 것도 제안된다. 이어서, 다음으로 하나의 접합 측면에 대해 제1 연결체에 리세스를 가공하고, 적어도 하나의 제2 연결체의 다른 접합 측면에 대응하는 돌출부를 가공한다. 그와 같이 하여, 다수의 타워 세그먼트들을 마련하고, 이어서 풍력 발전소 타워의 건립 시에 상응하게 조립할 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 첨부 도면들을 참조해서 실시예들에 의거하여 예시적으로 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전소 타워의 부분 영역을 부분 단면 사시도로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 풍력 발전소 타워의 절단되지 않은 부분 영역의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 A-A 절단 선을 따라 측면 단면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 풍력 발전소 타워의 부분 영역의 또 다른 면모를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 2개의 타워 세그먼트들로 조립된 타워 섹션의 단면 사시도를 나타낸 도면이다.
도 6은 서로 연결된 본 발명에 따른 2개의 타워 세그먼트들의 접합 영역의 일부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 2개의 타워 세그먼트들의 일부를 접합 영역에서 평면도 및 부분 단면도로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 연결체를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 연결체를 평면도로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 8의 연결체를 측면도로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8의 연결체를 정면도로 나타낸 도면이다.
도 12는 서로 연결된 제1 연결체와 제2 연결체를 측면도로 나타낸 도면이다.

이하에서는, 동일한 도면 부호들이 상이한 실시 형태들의 유사한 요소들을 지시할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전소 타워의 부분 영역(2)을 부분 단면 사시도로 도시하고 있다. 그러한 부분 영역(2)은 그 단부 면들(5) 상에 서로 상하로 배치된 2개의 타워 섹션들(4) 또는 타워 엘리먼트들(4)로 구성된다. 각각의 타워 섹션(4)은 각각 2개의 타워 세그먼트들(1)로 구성된다. 2개의 세그먼트들(1)은 각각 접합부들(6)에서 조립된다. 2개의 접합부들(6)의 영역에는 각각 이음매(8)가 생기는데, 하지만 그 이음매(8)는 비교적 얇게 분리되어 기본적으로 무시될 수 있다. 실제로, 접합부 대 접합부 배치에 의해 이음매가 회피된다. 각각의 접합부(6)의 영역에는 6개의 연결체들이 배치되는데, 연결체 중에서 바깥쪽으로부터 출입 가능한 니치(10)를 식별할 수 있다. 따라서 각각의 이음매(8)에는 6쌍의 연결체들 및 그에 따른 6쌍의 니치들(10)이 배치된다. 이때, 연결체들은 짝지어 서로 연결된다. 그러한 연결을 위해, 니치들 내에서 나사들이 체결되어 조여질 수 있다.

풍력 발전소 타워 부분 영역(2)의 도시된 하부 타워 섹션(4)의 이음매들(8)은 도시된 상부 타워 섹션(4)의 이음매들(8)에 대해 엇갈려 배치된다. 따라서 서로 상하로 배치된 타워 섹션들(4)의 이음매들(8)은 동일 선상에 있지 않고, 그럼으로써 풍력 발전소 타워의 전체 안정성이 개선될 수 있다.

연결체들(12) 및 그에 따른 니치들(10)의 엇갈림은 도 2의 평면도에서 매우 확연하게 확인될 수 있다. 또한, 도 2는 각각의 타워 섹션(4)이 2개의 하프 셀 형태의 타워 세그먼트들(1)로 구성되는 것을 명백하게 도시하고 있다. 도 3 및 도 4는 풍력 발전소 타워의 부분 영역(2)의 또 다른 도면들을 도시하고 있다.

도 5에는, 그 접합부들(5)에서 서로 맞닿아 놓이고 연결된 2개의 타워 세그먼트들(1)이 별도로 또 다른 도면으로 도시되어 있다. 도 6의 부분은 그 접합부들(6)의 영역에서의 2개의 타워 세그먼트들(1)의 배치를 나타내고 있다. 도 5에서는 그 중의 단지 일부만을 식별할 수 있는 연결체들(12)은 각각 접합부들(6)의 영역에, 그에 따라 이음매(8)의 영역에 서로 맞대하여 배치되어 서로 고정된다. 그를 위해, 각각의 연결체(12)는 연결 벽(14)을 구비한다.

이때, 각각의 연결체(12)는 각각의 연결 벽(14)이 각각의 접합부(6)로 종결되도록 타워 세그먼트(1)에 박히거나 콘크리트로 고정된다. 하나의 타워 세그먼트(1)의 하나의 연결체(12)가 다른 타워 세그먼트(1)의 하나의 연결체(12)와 각각 동일한 높이로 배치되기 때문에, 그 연결 벽들(14)이 각각 접경하는 접합부들(6) 또는 이음매(8)의 영역에서 접촉한다. 따라서 2개씩의 연결체들(12)이 짝지어 생기게 됨으로써, 그들이 직접 서로 연결되어 고정적으로 나사 결합할 수 있고, 그럼으로써 타워 세그먼트들(1)이 서로 고정적으로 연결되는 것이 달성된다.

도 6으로부터, 2개의 타워 세그먼트들(1)이 그 접합부들(6)의 영역에서 평면적으로 서로 맞닿아 놓일 수 있다는 것도 또한 명백하다. 이음매(8)는 기본적으로 사라져 보일 정도로 작고, 기본적으로 고작해야 표면에만 나타난다.

또한, 도 1 내지 도 6으로부터, 각각의 타워 세그먼트(1)의 외부로부터, 그러나 그와 동시에 풍력 발전소 타워의 내부로부터 니치들(10)에 출입 가능하다는 것을 알 수 있다. 특히, 도 1은 도면의 우측 아래쪽에 타워 외부로 향한 이음매(8)도 도시하고 있는데, 거기에서는 니치들(10)을 식별할 수 없고, 따라서 타워 외부 측으로부터는 출입 가능하지 않다.

도 7은 서로 맞닿아 놓인 2개의 타워 세그먼트들(1)의 부분 절단된 부분의 평면도를 도시하고 있다. 잘 알아볼 수 있도록 하기 위해 혹시 있을 수도 있는 단면들에 해칭을 달지 않았다는 점을 감안하여야 할 것이다. 도 7에 따른 양 타워 세그먼트들(1)은 그 접합부들(6)의 영역에서 서로 맞닿아 놓인다. 여기서, 도 7은 접합부들(6) 사이에 어떠한 개재 공간도 전혀 도시하고 있지 않다.

단면도 및 확대도를 통해 명백한 바와 같은 연결체(12)의 구조는 기본적으로 접합부들(6)의 영역에서 맞닿아 놓이는 연결 벽(14)을 각각 구비한다. 각각의 연결체(12)는 제1 측벽을 구비하는데, 그러나 도 7의 도면에서는 제1 측벽을 식별할 수 없다. 또한, 각각의 연결체(12) 중에서 제2 측벽(18)이 도시되어 있다. 각각의 제2 측벽(18)은 해당 연결 벽(14)과 각각 연결된다.

제1 측벽에는 제1 보강 봉들(20)이 고정된다. 제1 보강 봉들(20)은 제2 보강 봉들(22)에 대해 약간 경사지는데, 도시된 실시 형태에서는 경사가 약 4도이다. 경우에 따라서는, 보강 봉들 사이에 또 다른 경사들이 제공될 수 있다.

따라서 연결체들(12)은 연결 벽들(14)의 영역에서 서로 고정된다. 혹시 있을 수 있는 힘들은 각각의 연결 벽(14)으로부터 제1 측벽 및 제2 측벽(18)으로 전달되고, 거기로부터 제1 보강 봉들(20) 및 제2 보강 봉들(22)을 통해 그 보강 봉들(20) 및 그에 따른 연결체들(12)이 앵커 고정되어 있는 각각의 타워 세그먼트(1)로 더 전도된다.

도 8의 사시도는 연결 박스 또는 스틸 니치로서 형성된 연결체(12)를 도시하고 있다. 연결체(12)는 제1 측벽(16) 및 2개의 제2 측벽들(18)이 그와 연결된 연결 벽(14)을 구비한다. 연결 벽(14), 제1 측벽(16), 및 2개의 제2 측벽들(18)은 함께 니치를 형성한다. 각각의 제2 측벽(18)에는 2개씩의 제2 보강 봉들(22)이 고정되고, 제1 측벽(16)에는 4개의 제1 보강 봉들(20)이 고정된다. 도 8 내지 도 11은 완결된 길이를 갖는 보강 봉들(20, 22)을 도시하고 있다. 그러나 보강 봉들(20, 22)은 더 길게 형성될 수 있고, 아울러 각각의 타워 세그먼트(1)에서의 앵커 고정 시에 또 다른 보강 요소들과의 연결이 제공될 수도 있다.

도 8에는, 연결 벽(14)에 있는 2개의 연결 개구부들(24)이 또한 도시되어 있다. 그러한 연결 개구부들(24)은 기본적으로 구멍들(24)로서 형성되고, 나사를 통과시켜 안내하는데 적합한데, 나사 헤드 또는 나사 너트가 니치(10)를 향한 연결 벽(14)의 표면에 접할 수 있다.

도 9에 도시된 연결체(12)의 평면도는 제2 측벽(18)과 연결 벽(14)의 일부를 도시하고 있다. 도 9를 평면도라고 지칭하는 이유는 건립된 풍력 발전소 타워에 정해진 대로 배치된 경우에 본 도면이 위로부터 아래로 바라본 시선 방향에 해당하기 때문이다. 제1 보강 봉들(20)과 제2 보강 봉들(22) 사이의 경사가 도 9에서 경사각(26)으로 표시되어 있다.

도 10은 연결체(12)의 니치(10)를 바라본 도면을 도시하고 있다. 니치(10)는 제1 측벽(16)과 연결 벽(14)과 2개의 제2 측벽들(18) 사이에 형성된다. 또한, 도 8 내지 도 10으로부터 명백한 바와 같이, 보강 봉들(20, 22)은 연결 벽(14)의 배후로 약간 뒤로 물러나 배치되어 있다.

도 11의 정면도는 연결 벽(14)에 연결 개구부들(24)이 배치되는 것과 연결 벽(14)이 기본적으로 3개의 측벽들, 즉 제1 측벽(16) 및 2개의 제2 측벽들(16)에 의해 에워싸이는 것을 나타내고 있다. 연결 벽(14) 및 그에 따른 연결 개구부들(24)은 3개의 측면들로부터 제1 및 제2 보강 봉들(20, 22)에 의해서도 에워싸이고, 그럼으로써 궁극적으로 연결 벽(14)을 통해 보강 봉들(20, 22)로 그리고 거기로부터 타워 세그먼트의 해당 철근 콘크리트체로 하중 반출이 이뤄지게 된다.

도 12는 나사들 및 너트들(40 또는 42)에 의해 제2 연결체(32)와 서로 고정적으로 연결되어 나사 결합하는 제1 연결체(30)를 도시하고 있다. 여기서, 연결체들(30, 32)은 그 연결 벽들(14' 또는 14")의 영역에서 서로 맞닿아 놓인다. 제1 연결체(30)는 연결 벽(14')의 영역에 리세스(34)를 구비한다. 따라서 그 리세스(34)는 제1 연결체(30)의 접합부(6')에 대한 리세스도 구비하는 것이다. 그에 대해, 제2 연결체(32)는 그 연결 벽(14")의 영역에 상대 짝으로서 볼록한 영역 내지 융기부 또는 돌출부(36)를 구비한다. 이때, 그러한 돌출부(36)는 접합부(6")도 넘어 돌출하고, 도 12에 도시된 바와 같이 움푹 들어간 영역 또는 리세스(34)에 삽입되도록 마련된다. 그럼으로써, 연결성이 향상되고, 여하튼 제1 연결체 및 그것이 박혀 고정된 타워 세그먼트에 있어서는 약간의 제작 공차가 있더라도 연결체, 즉 스틸 니치가 튀어나오는 것이 회피될 수 있다.

Claims (14)

1. 풍력 발전소 타워 세그먼트(1)로서,
   타워 세그먼트(1)는 쉘 세그먼트로서 형성되고, 철근 콘크리트체를 가지며, 적어도 하나의 또 다른 타워 세그먼트의 접합부들에 맞대기 위한 2개의 접합부들(6)을 구비하고, 각각의 접합부(6)의 영역에서 적어도 하나의 연결체가 철근 콘크리트에 박혀 인접한 타워 세그먼트의 연결체(12)와의 연결을 위해 그에 앵커 고정되며, 연결체(12)는 각각의 접합부(6)와 대략 평행하게 배치된 고정 벽(14)을 구비하여 접합부(6)를 가로지르는 그리고 고정 벽(14)을 가로지르는 방향을 향한 인장 응력을 수용하는 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트(1).
2. 제 1 항에 있어서, 타워 세그먼트(1)는 조립식 콘크리트 부품인 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트(1).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연결체(12)는 고정 벽(14)에 접경하는 다수의, 특히 3개의 측벽들(16, 18)에 의해 연결 박스 또는 스틸 니치로서 형성되고, 그럼으로써 중공 공간, 특히 니치를 형성하고, 연결체(12)는 바깥쪽으로부터 출입 가능한 개방된 측면을 구비하며, 연결체(12)는 철근 콘크리트체에 박혀 고정된 보강 봉들(20, 22)과 고정적으로 연결되어 철근 콘크리트체에 연결체(12)가 앵커 고정되는 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트(1).
4. 제 3 항에 있어서, 측벽들(16, 18) 중의 제1 측벽(16)은 개방된 측면과 대향하고, 제1 측벽(16)과 연결된 적어도 하나의 보강 봉(20)은 나머지 측벽들(18)과 연결된 적어도 하나의 보강 봉(22)에 대해 일정 경사각(26)만큼 경사지되, 경사각(26)은 바람직하게는 약 2 내지 8도의 범위에 있고, 더 바람직하게는 약 3 내지 5도의 범위에 있으며, 특히 약 4도인 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트(1).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 연결체(12)는 바깥쪽으로부터 출입 가능하도록 철근 콘크리트체에 배치되고, 보강 봉들(20, 22)은 타워 세그먼트(1) 내에 완전히 포함되도록 배치되어 연결체(12)와 연결되는 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트(1).
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 고정 벽(14)은 대략 접합부(6)로 종결되고/종결되거나, 고정 벽(14)은 적어도 하나의 클램핑 수단, 특히 나사의 통과를 위한 적어도 하나의 고정 개구부(24)를 구비하여 그 클램핑 수단을 통해 또 다른 타워 세그먼트로부터 인장 응력이 고정 벽에 전달되는 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트(1).
7. 타워 섹션으로 조립된 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 따른 다수의 타워 세그먼트들을 포함하되, 하나의 타워 평면의 인접한 타워 세그먼트들(1)의 접합부들(6)이 서로 맞닿아 놓이고, 인접한 타워 세그먼트들의 연결체들(12)이 짝지어 서로 인접하게 배치되어 인접한 연결체들(12)이 서로 연결됨으로써, 타워 세그먼트들(1)이 서로 고정적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전소 타워.
8. 제 7 항에 있어서, 타워는 정해진 대로 서로 상하로 배치된 타워 섹션들(4)을 구비하고, 적어도 2개의 타워 세그먼트들(1)이 각각 하나의 타워 섹션(4)으로 조립되며, 타워 섹션(4)의 타워 세그먼트들(1)의 접합부들(6)이 인접한 타워 섹션(4)의 접합부들(6)에 대해 엇갈려 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전소 타워.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 따른 풍력 발전소 타워 및/또는 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 따른 다수의 타워 세그먼트들(1)을 포함하는 풍력 발전소.
10. 풍력 발전소 타워용의 다수의 타워 세그먼트들(1), 특히 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 따른 타워 세그먼트들(1)을 제조하는 방법으로서,
    - 다수의 타워 세그먼트들(1)을 동시에 제작하기 위한 콘크리트 형틀 또는 거푸집을 준비하는 단계,
    - 다수의 타워 세그먼트들(1) 각각에 대해 앵커링을 포함하여 보강재와 연결체들(12)을 콘크리트 형틀 또는 거푸집에 위치시키는 단계,
    - 형틀 또는 거푸집을 콘크리트로 채우는 단계,
    - 콘크리트를 방치하여 경화하는 단계,
    - 생성된 타워 세그먼트들(1)을 형틀로부터 빼내거나 형틀을 제거하는 단계, 및
    - 타워 세그먼트들(1)을 서로 분리하는 단계를 포함하되,
    타워 세그먼트들(1)을 풍력 발전소 타워에서 정해진 대로 배치되는 바와 같이 형틀에 상호 배치하는 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 연결체들(12)이 각각 중공 공간 또는 니치를 구비하고, 형틀을 콘크리트로 채우기 전에 각각의 중공 공간 또는 니치(10)를 밀폐 수단, 특히 고무 몰드로 밀폐하고/밀폐하거나 채워 중공 공간 또는 니치(10)가 콘크리트로 막히지 않게 하고, 경화 후에 밀폐 수단을 빼내어 중공 공간 또는 니치(10)가 개방되어 바깥쪽으로부터 출입 가능하게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 타워 세그먼트 제조 방법.
12. 풍력 발전소 타워 세그먼트, 특히 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 따른 타워 세그먼트에 박아 고정하고, 또 다른 풍력 발전소 타워 세그먼트, 특히 제1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 따른 타워 세그먼트에 박혀 고정된 제2 연결체와 연결함으로써 2개의 풍력 발전소 타워 세그먼트들을 연결하기 위한, 적어도 그 연결을 보조하기 위한 연결체, 즉 제1 연결체, 특히 연결 박스 또는 스틸 니치로서,
    제1 연결체는
    - 제2 연결체의 연결 벽에 맞대기 위한 연결 벽,
    - 제1 연결체의 연결 벽과 연결된 제1 측벽, 및
    - 제1 연결체의 연결 벽 및 제1 측벽과 연결된 2개의 제2 측벽들을 포함하여, 제1 연결체의 연결 벽, 제1 측벽, 및 2개의 제2 측벽들이 함께 니치를 형성하는 것을 특징으로 하는 연결체.
13. 제 12 항에 있어서, 각각의 제2 측벽 및/또는 제1 측벽에 타워 세그먼트에의 앵커 고정을 위한 다수의 보강 봉들이 배치되는 것을 특징으로 하는 연결체.
14. 제 12 항에 따른 적어도 하나의 제1 연결체 및 제 12 항에 따른 제2 연결체를 포함하되, 제1 및 제2 연결체들은 그 연결 벽들의 영역에서 서로 맞닿아 놓이도록 마련되고, 그를 위해 제1 연결체는 리세스를 구비하고, 제2 연결체는 제1 연결체의 리세스에 삽입되도록 마련된 돌출부 또는 볼록한 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 연결체 쌍.

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