WO2012041677A1 - Verfahren zum verbinden mehrerer zylindrischer elemente des turms einer windkraftanlage - Google Patents

Verfahren zum verbinden mehrerer zylindrischer elemente des turms einer windkraftanlage Download PDF

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Karl-Heinz Gunzelmann
Henning Hanebuth
Heinz-Ingo Schneider
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Definitions

  • the invention relates to a method for connecting a plurality of cylindrical elements of the tower of a wind turbine.
  • a generator In wind turbines, a generator, usually several tons in weight, is located at the top of a tower, which is built up in individual pieces of pipe placed one on top of the other, until the final height is reached.
  • the steel pipe parts are usually welded together in ei ⁇ ner workshop prefabrication of several pipe shots to large ren, some meters long and transportable parts. These pipe parts must then be placed on site and welded into a tower.
  • the task is to use a mechanized Sch performancever drive in assembly construction on site and / or in the workshop production, with a horizontally lying joint gap is weldable.
  • Several cylindrical elements for the tower of a Windkraftan läge be connected to each other by two Elemen te at their mutually associated end faces are circumferentially welded together, with a nearly parallel, circumferential gap with a width of 8-12 mm is present between the two elements.
  • the mechanized MSG (metal inert gas) nip welding process enables faster and less expensive welding.
  • the weld opening angle between the mutually associated end faces of the two elements is at least 0.5 °. This allows a quick weld with high quality.
  • the welding electrode used in the MSG narrow gap welding process is automatically nachge ⁇ leads in the weld, whereby the weld quality is increased.
  • the melting rate of the welded material is preferably between 3 and 6 kg per hour, which reduces the cost of the weld.
  • the position of the orbiting welding groove is preferably aligned currency ⁇ rend welding horizontally, which are arranged vertically one above the other, tubular elements in situ, ie, can be welded at the site of the wind turbine.
  • this method is applicable in the horizontal joint position for connecting the stacked pipe parts of a wind turbine on site.
  • Figure 3 shows a wind turbine whose tower at least
  • Figure 1 shows a perspective view of two elements 10, 11 for a tower / tower 20 of a wind turbine 1 of Figure 3.
  • An element 10, 11 is usually formed from a plate which is rolled up and welded to form a cylindrical tube 10 is welded (not shown).
  • the two elements 10, 11 arranged vertically one above the other are made
  • FIG 1 by means of a weld 16 of width b welded together.
  • the weld 16 is substantially horizon tal ⁇ running and is preferably carried out also in the horizontal La ⁇ ge.
  • the two elements 10, 11 are welded together at their mutually associated end faces 30, 31.
  • the seam opening angle a of the weld 16 is at least 0 ° to about 1.5 °.
  • the welding electrode 3 used in the MSG narrow gap welding process is automatically nachge ⁇ leads in the weld joint 16.
  • the melting rate of the welded material is between 3 and 6 kg per hour.
  • a tower 20 of a wind power plant 1 can be formed from simple tubes 10, 11, 12 which are stacked one above the other and welded together, as shown in FIG.
  • FIG. 6 shows two elements 10 according to Figure 5, which are ⁇ sammengesch dipt to give at least a segment of a tower of a wind turbine.
  • the two elements 30 are joined together one above the other and joined together by a weld 16 according to the invention.
  • This weld extends substantially horizontally and can be prefabricated by the welding method according to the invention who the. In this way, at least one segment of the tower of a wind turbine 1 can be manufactured cylindrically from the elements of FIG.

Abstract

Durch Einsatz eines mechanisierten MSG- Schweißverfahrens, bevorzugterweise eines MSG-Engspaltverfahrens, wird z.B. ein kostengünstiger Aufbau eines Turms (20) einer Windkraftanlage ermöglicht. Es können mehrere vertikal oder horizontal zusammengestellte zylindrische, rohrförmige Elemente (10, 11, 12) verbunden werden, wie sie beispielhaft beim Aufbau des Turms einer Windkraftanlage gegeben sind. Dabei können in horizontaler Position/Fugenposition die Rohrteile miteinander verschweißt werden, wodurch in Verbindung mit einer Engspaltversion des MSG -Verfahrens eine kostengünstige Fertigung, insbesondere auch außerhalb der Fertigungshalle an der Aufbau- und/oder Montagestelle, ermöglicht wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Verbinden mehrerer zylindrischer Elemente des Turms einer Windkraftanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden mehrerer zylindrischer Elemente des Turms einer Windkraftanlage.
Bei Windkraftanlagen befindet sich ein meist mehrere Tonnen schwerer Generator auf der Spitze eines Turms, der in einzel aufeinander aufgesetzten Rohrteilen hochgebaut wird, bis die Endhöhe erreicht ist. Die Stahlrohrteile werden meist in ei¬ ner Werkstattvorfertigung aus mehreren Rohrschüssen zu große ren, einige Meter langen und transportfähigen Teilen zusammengeschweißt. Diese Rohrteile müssen dann vor Ort aufeinan- dergesetzt und zu einem Turm verschweißt werden.
Aus EP 2047941 A ist ein Schweißverfahren zum Verbinden von Rohrteilen des Turms einer Windkraftanlage bekannt, bei dem eine x-förmige Verbindungsschweißung verwendet wird.
Die Aufgabe besteht darin, bei Montage-Aufbau vor Ort und/ oder in der Werkstattfertigung ein mechanisiertes Schweißver fahren zu nutzen, mit dem ein horizontal liegender Fügespalt schweißbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestal¬ tungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Mehrere zylindrische Elemente für den Turm einer Windkraftan läge werden miteinander verbunden, indem jeweils zwei Elemen te an deren einander zugeordneten Stirnseiten umlaufend miteinander verschweißt werden, wobei zwischen den beiden Elementen ein nahezu paralleler, umlaufender Spalt mit einer Breite von 8-12 mm vorhanden ist. Durch das mechanisierte MSG (Metallschutzgas ) -Engspalt- Schweißverfahren ist ein schnelleres und kostengünstiges Schweißen möglich. Bevorzugt beträgt der Schweißnahtöffnungswinkel zwischen den einander zugeordneten Stirnseiten der beiden Elemente mindestens 0,5°. Dadurch ist eine schnelle Schweißverbindung mit hoher Qualität möglich. Bevorzugt wird die beim MSG-Engspalt-Schweißverfahren verwendete Schweißelektrode in der Schweißfuge automatisch nachge¬ führt, wodurch die Schweißnahtqualität erhöht wird.
Bevorzugt liegt die Abschmelzleistung des verschweißten Mate- rials zwischen 3 und 6 kg pro Stunde, wodurch die Kosten der Schweißnaht reduziert werden.
Bevorzugt ist die Position der umlaufenden Schweißfuge wäh¬ rend des Schweißens horizontal ausgerichtet, wodurch auch vertikal übereinander angeordnete, rohrartige Elemente vor Ort, d.h. am Ort der Windkraftanlage, verschweißbar sind. Somit ist dieses Verfahren in horizontaler Fugenposition zum Verbinden der aufeinander gestellten Rohrteile einer Windkraftanlage vor Ort anwendbar. In Verbindung mit einer
Engspaltversion des MSG-Schweißverfahrens lassen sich zusätzliche technologische und wirtschaftliche Vorteile erschlie¬ ßen .
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den folgenden Fi- guren dargestellt:
Figur 1 zwei vertikal übereinander angeordnete zylind¬ rische Elemente in perspektivischer Darstel¬ lung,
Figur 2 zwei übereinander angeordnete und miteinander verschweißte Elemente aus Figur 1, Figur 3 eine Windkraftanlage, deren Turm zumindest
teilweise aus den zylindrischen Elementen aus Figur 1 und 2 aufgebaut ist. Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung zwei Elemente 10, 11 für einen Tower/Turm 20 einer Windturbine 1 aus Figur 3. Ein Element 10, 11 ist meist gebildet aus einer Platte, die aufgerollt ist und zu einem zylindrischem Rohr 10 geformt verschweißt ist (nicht dargestellt) . In Figur 2 sind die bei- den vertikal übereinander angeordneten Elemente 10, 11 aus
Figur 1 mittels einer Schweißnaht 16 der Breite b miteinander verschweißt. Die Schweißnaht 16 ist im Wesentlichen horizon¬ tal verlaufend und wird vorzugsweise auch in horizontaler La¬ ge ausgeführt. In Figur 1 sind die zwei Elemente 10, 11 an ihren zueinander zugeordneten Stirnseiten 30, 31 miteinander verschweißt. Die als Schweißkanten dienenden Stirnseiten 30, 31 der Elemente 10, 11 sind mit Hilfe der Schweißelektrode 3 umlaufend miteinander verschweißt, wobei zwischen den beiden Elementen 10, 11 ein nahezu paralleler, umlaufender Spalt 16 mit einer Breite b von 8-12 mm vorhanden ist, der mithilfe eines MSG-Engspalt-Schweißverfahrens (MSG = Metallschutzgas) mittels einer Schweißnaht 16 miteinander verbunden wird.
Bevorzugt beträgt der Nahtöffnungswinkel a der Schweißnaht 16 mindestens 0° bis ca. 1,5°.
Dabei wird die beim MSG-Engspalt-Schweißverfahren verwendete Schweißelektrode 3 in der Schweißfuge 16 automatisch nachge¬ führt. Die Abschmelzleistung des verschweißten Materials liegt dabei zwischen 3 und 6 kg pro Stunde.
Während des Schweißverfahrens ist es möglich, die Position der umlaufenden Schweißfuge horizontal auszurichten, so dass vorteilhaft vor Ort die Röhren 10, 11, 12 übereinander ange- ordnet in ihrer später fixierten Position als Teil des Turms 20 verschweißbar sind. Auf diese Weise kann aus einfachen übereinander gestapelten und miteinander verschweißten Röhren 10, 11, 12 ein Turm 20 einer Windkraftanlage 1 gebildet werden, wie in Figur 3 dar- gestellt ist.
Figur 6 zeigt zwei Elemente 10 entsprechend Figur 5, die zu¬ sammengeschweißt sind, um zumindest ein Segment eines Turms einer Windturbine zu ergeben. Die beiden Elemente 30 werden zusammen übereinander zusammengefügt und durch eine erfindungsgemäße Schweißnaht 16 miteinander verbunden. Diese Schweißnaht verläuft im Wesentlichen horizontal und kann durch das erfindungsgemäße Schweißverfahren vorgefertigt wer den. Auf diese Art und Weise kann zumindest ein Segment des Turms einer Windturbine 1 zylindrisch aus den Elementen aus Figur 2 gefertigt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden mehrerer zylindrischer Elemente (10, 11, 12) des Turms (20) einer Windkraftanlage (1) mitein- ander, bei dem jeweils zwei Elemente (10, 11, 12) an ihren zueinander zugeordneten Stirnseiten (30, 31) umlaufend miteinander verschweißt werden, wobei zwischen den beiden Elementen (10, 11, 12) ein nahezu paralleler, umlaufender Spalt (16) mit einer Breite (b) von 8-12 mm vorhanden ist, der mit- hilfe eines MSG-Engspalt-Schweißverfahrens mittels einer
Schweißnaht (16) geschlossen wird zum Verbinden der beiden Elemente (10, 11, 12) miteinander.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nahtöffnungswinkel (a) 0° bis ca. 1,5° beträgt.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der umlaufenden Schweißfuge (16) während des Schweißens horizontal ausgerichtet ist.
PCT/EP2011/065544 2010-09-30 2011-09-08 Verfahren zum verbinden mehrerer zylindrischer elemente des turms einer windkraftanlage WO2012041677A1 (de)

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