WO2017045993A1 - Turm für eine windkraftanlage - Google Patents

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WO2017045993A1
WO2017045993A1 PCT/EP2016/071186 EP2016071186W WO2017045993A1 WO 2017045993 A1 WO2017045993 A1 WO 2017045993A1 EP 2016071186 W EP2016071186 W EP 2016071186W WO 2017045993 A1 WO2017045993 A1 WO 2017045993A1
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tower
central tube
tower section
section
lattice mast
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PCT/EP2016/071186
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Stephan Drewes
Mark Hirt
Lothar Patberg
Adrian Paton
Patrick TLAUKA
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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Definitions

  • the invention relates to a tower for a wind turbine with an upper
  • the invention also relates to a wind turbine.
  • Wind power plant can be improved, especially in low wind areas.
  • Bridge clearance heights is no longer possible if the dimensions of the individual tower segments increase due to higher towers.
  • the invention is based on the object
  • the object is achieved according to a first teaching of the present invention in a generic tower for a wind turbine, characterized in that the lower tower section comprises a centrally disposed within the lattice mast center tube, wherein the center tube at least partially has a smaller diameter than at least a portion of the tube tower of the upper tower section.
  • the lower tower section comprises a lattice mast
  • high hub heights beyond 100 m can initially be achieved.
  • a central tube is provided within the lattice mast, which at least
  • the invention combines the advantages of a grid construction and a tubular tower in the lower tower section, without, however, having to accept the respective disadvantages.
  • the central tube of the lower tower section preferably has a smaller diameter over substantially its entire length than at least one part of the tubular tower, for example as at least the lower part or also as the entire tubular tower.
  • the central tube of the lower tower section is preferably in extension of the
  • Pipe tower of the upper tower section arranged.
  • the longitudinal axes of the central tube and the tubular tower are preferably on each other.
  • the tower is preferably designed for a hub height of more than 100m. At such heights, the properties of a tower according to the invention, that is to say an improved ergonomics and an improved force flow, are particularly advantageous.
  • the upper tower section having the tubular tower is preferably free of a lattice mast surrounding the tubular tower. It has been found that sufficient stability can be achieved in the upper tower section without an additional grid structure surrounding the tubular tower.
  • the central tube is designed in particular as a hollow profile.
  • the center tube is preferably built in sheet metal construction. This allows optimum adaptation and a cost-effective and lightweight compared to, for example, castings. Individual parts of the central tube can in particular be welded together.
  • the tower further comprises a transition piece between the upper and the lower tower section and preferably the tube tower of the upper tower section and the central tube of the lower tower section are connected to each other via the transition piece.
  • the transition piece can initially serve to connect the pipe tower and center pipe. At the same time, the transition piece can also serve to connect the lattice mast to the tubular tower of the upper tower section. As a result, the transition piece can therefore also for
  • the transition piece preferably has connection areas for the tubular tower, the central tube and the lattice mast.
  • the transition piece thus represents in particular a kind of central node.
  • transition piece or parts thereof, integrally with the tubular tower, the central tube and / or the transition piece. This is preferred
  • Transition piece designed as a separate component, which is connected to the other elements, in particular welded and / or screwed.
  • the transition piece is preferably built in sheet metal construction. As already
  • this allows on the one hand a flexible production and compared to for example castings cost-effective and lightweight construction. Individual sheet metal parts can then be joined to the transition piece by welding.
  • the central tube of the lower tower section is connected at its lower end to a foundation of the tower and at its upper end to the transition piece.
  • the center tube to an improved power flow and contribute to the relief of the lattice mast.
  • accessibility for personnel from the ground up to the upper tower section can be simplified.
  • the central tube of the lower tower section for receiving forces from the upper tower section, in particular for receiving torsional forces is formed.
  • an optimized force flow or an optimized load distribution can be achieved hereby, since the center tube assumes a structural support component and in particular the lattice mast, in particular its corner stems, is relieved of load. Which forces can take up which height the central tube can be adjusted in particular by the wall thickness and the diameter.
  • Lattice mast of the lower tower section at least three, preferably exactly three corner handles. It has been found that the design of the lattice mast with, in particular, three corner stems enables a simple and scalable construction by means of standard profiles with simultaneously high stability. In the case of three corner stems, the base area or cross-sectional area of the lattice mast correspondingly forms a triangular area. However, the lattice mast can also be designed with a higher number of corner stems, for example, four or five corner stems can be provided. The base area or cross-sectional area is then a corresponding polygon. The number of corner handles can be made particularly dependent on the hub height, the power and the weight to be carried by the tower.
  • the corner handles consist for example of individual Eckstielsegmenten, for example, tubular hollow sections.
  • several hollow profiles can form a corner post.
  • the individual hollow profiles can be connected to one another in their end regions, for example by means of screws.
  • Run between the corner stems preferably transverse and / or diagonal struts, which connect adjacent corner stems with each other.
  • the diameter of the central tube is at least partially at least Im, preferably at least 1.5m, and / or at most 4m, preferably at most 3.5m, more preferably at most 1.8m.
  • the middle tube can absorb forces (in particular torsional forces) in a particularly effective manner and relieve the load on the lattice mast.
  • the central tube can accommodate even larger components, such as a transformer unit.
  • the lower tower section is formed free of load-bearing connections between the lattice mast and the central tube. This is especially true for connections between corner posts of the lattice mast and the center tube. That is, there are either no connections between the central tube on the one hand and the lattice tower tower (or its Eckstielen) on the other hand provided or at least no load-bearing connections. That is, in the latter case, but that, for example, non-supporting struts or webs can be provided. These can further increase the accessibility of the tower for staff
  • the lower tower section in or on the central tube comprises access means, in particular an elevator, a ladder and / or mounting platforms, and / or electrical components, in particular lines and / or electrical components.
  • the central tube can be used in particular as a dwelling or enclosure for such facilities or Serve components. In this way, a simple and secure accessibility for personnel and / or secure housing for corresponding components is achieved practically independent of the design of the tower in the lower tower section, so in particular even if a grid structure is provided.
  • the central tube comprises one or more passages, wherein in particular at least part of the passages are connected via non-load-bearing connections to the lattice mast, in particular corner posts of the lattice mast.
  • the transition of the diameter of the tube tower of the upper tower section to the central tube of the lower tower section in a transition region is continuous and / or stepped.
  • the transition region can be formed for example by the central tube.
  • the transition region is then preferably at the upper end of the central tube.
  • the transition region is at least partially formed by the transition piece.
  • the transition piece in
  • the central tube has a substantially constant diameter at the upper end, so that the transition takes place in steps.
  • the central tube has a conical section with a continuously increasing diameter in the direction of the upper tower section. The diameter increases, for example, up to the diameter of the
  • Tube tower or transition piece Tube tower or transition piece.
  • the lower tower section has a height of at least 60m, preferably at least 80m, and / or a height of at most 140m.
  • a preferred range of the height of the lower tower section is, for example, 80m to 100m. However, to achieve high hub heights of about 200 m, a preferred range of 120 m to 140 m may be provided for the height of the lower tower section.
  • Middle tube advantageous in terms of increased ergonomics and safety and a possible relief of the lattice tower are.
  • Lattice mast of the lower tower section grid elements which are at least partially connected by connecting elements, in particular screws, preferably HV screws or bolts, preferably locking ring bolts.
  • connecting elements in particular screws, preferably HV screws or bolts, preferably locking ring bolts.
  • Such grid elements are, for example, corner handles,
  • the central tube is at least partially spirally welded and / or longitudinally welded.
  • Spirally welded pipes can be economically produced by a quasi-continuous process.
  • longitudinally welded pipes especially larger wall thicknesses and diameters can be processed and high stability can be achieved.
  • the tubular tower of the upper tower section is formed in a transversely oriented construction. Since the tube tower begins only in the upper tower section and does not have to extend from the ground to the total height of the tower, the tube tower can be a correspondingly small
  • transverse-oriented design can be provided without this would affect the transport.
  • a transverse-oriented design is to be understood in particular as meaning that the tower is constructed of elements running transversely to the tower path (longitudinal direction).
  • a wind turbine with a tower according to the invention.
  • a wind turbine includes in particular a mounted on the tower
  • Engine house also called nacelle
  • a rotor with rotor blades For this purpose, the tubular tower of the upper tower section at the upper ends of an adapted
  • Fig. Lb is a cross-section of the embodiment of Fig. La;
  • Fig. 3a is a perspective view of part of another
  • FIG. 3b, c enlarged partial sections of Fig. 3a.
  • Fig. La shows a longitudinal section of a first embodiment of a
  • Fig. lb is a cross section of the
  • the tower 1 is part of a wind turbine with gondola and rotor (not shown).
  • the tower 1 has an upper tower section 2 and a lower tower section 4.
  • the upper tower section 2 comprises a tubular tower 6.
  • the lower tower section 4 comprises a lattice mast 8 and a central tube 10, which is centrally located within the
  • Grid mast 8 is arranged.
  • the central tube 10 has a smaller diameter throughout than the tube tower 6 of the upper tower section 2.
  • the tower 1 further comprises a transition piece 12, via which the lattice mast 8, the central tube 10 and the tube tower 6 are interconnected.
  • the central tube 10 is connected at its lower end to a foundation (not shown) of the tower 1 and at its upper end to the transition piece 12.
  • the central tube 10 of the lower tower section 4 is formed due to the wall thickness and the diameter for receiving forces from the upper tower section 2. As a result, the central tube 10 relieves the lattice mast 8. In addition, the central tube 8 in this case represents a dwelling for a ladder.
  • the lattice mast 8 of the lower tower section 4 here has three corner posts, two of which corner posts 14 can be seen in Fig. La.
  • the lattice mast also has transverse struts and / or diagonal struts 16, which are arranged between the corner posts 14.
  • the lower tower section 4 is formed free of load-bearing connections between the lattice mast 8 and the central tube 10.
  • Fig. 2a-c shows various variants of the transition region from the central tube 10 to the transition piece 12.
  • Fig. 2a shows as already shown in Fig. La a
  • Fig. 2b shows a combined
  • Fig. 2c finally shows a continuous transition without step.
  • the central tube 10 has an increasing diameter at its upper end.
  • Fig. 3a shows a perspective view of part of another
  • Embodiment of a tower according to the invention The structure essentially corresponds to that already described in connection with FIG.
  • the central tube 10 'of the tower shown in detail in FIG. 3a has a plurality of passages 18', the passages being connected in part via non-load-bearing connecting webs 20 'to the lattice mast 8' and here in particular to the corner pillars 14 'of the lattice mast 8' ,
  • mounting platforms 22 ' are provided both on the central tube 10' and on the corner posts 14 '.
  • FIG. 3b shows an enlarged (semi-transparent) view of the access passage 18 'in the lower region of the central tube 10'. It will be appreciated that a conductor 24 'and an electrical component, eg, a service lift 26' can be accommodated in the central tube 10 '.
  • Fig. 3c also shows an enlarged view of the mounting platform 22 'at the corner post 14'. It will be appreciated that HV screw connections can be used to connect the individual struts 16 'of the lattice mast 8' to the corner stalk 14 '. Due to the central tube 10 'and the connecting webs 20', these connection areas can be achieved with high ergonomics and occupational safety.

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Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem einen Turm für eine Windkraftanlage, mit einem oberen Turmabschnitt (2) und mit einem unteren Turmabschnitt (4, 4'), wobei der obere Turmabschnitt (2) einen Rohrturm (6) umfasst, wobei der untere Turmabschnitt (4, 4') einen Gittermast (8, 8') umfasst. Die Aufgabe, eine verbesserte Ergonomie und Arbeitssicherheit zu erlauben und eine kraftoptimierte Konstruktion zu ermöglichen, wird dadurch gelöst, dass der untere Turmabschnitt (4, 4') ein mittig innerhalb des Gittermasts (8, 8') angeordnetes Mittelrohr (10, 10') umfasst, und dass das Mittelrohr (10, 10') zumindest abschnittsweise einen geringeren Durchmesser aufweist als zumindest ein Teil des Rohrturms des oberen Turmabschnitts.

Description

Turm für eine Windkraftanlage
Die Erfindung betrifft einen Turm für eine Windkraftanlage mit einem oberen
Turmabschnitt und mit einem unteren Turmabschnitt, wobei der obere Turmabschnitt einen Rohrturm umfasst, wobei der untere Turmabschnitt einen Gittermast umfasst. Die Erfindung betrifft zudem eine Windkraftanlage.
Der Trend, insbesondere bei Windkraftanlagen oder Windenergieanlagen, insbesondere im Onshore-Bereich, geht zu immer höheren Nabenhöhen (die Höhe, in der sich die Nabe des Windrotors über der Geländeoberfläche befindet). Hierbei sind mittlerweile Höhen von jenseits der 100m wünschenswert. Hierdurch sollen höhere und konstantere Windgeschwindigkeiten ausgenutzt werden und somit der Wirkungsgrad der
Windkraftanlage vor allem in Schwachwindgebieten verbessert werden.
Höhere Türme mit größeren und leistungsstärkeren Generatoren oder Rotoren haben aber gleichzeitig zur Folge, dass die Wandstärken und die Durchmesser der
Turmsegmente größer werden müssen, um die daraus resultierenden größeren strukturmechanischen Anforderungen wie Steifigkeit, Knicksicherheit und
Ermüdungsverhalten zu erfüllen.
Problematisch ist dabei aus logistischer und transporttechnischer Sicht allerdings, dass der Transport entsprechender Turmsegmente aufgrund von Restriktionen, z.B.
Brückendurchfahrthöhen, nicht mehr möglich ist, wenn sich die Abmessungen der einzelnen Turmsegmente aufgrund von höheren Türmen vergrößern.
Aus diesem Grund sind im Stand der Technik eingangs genannte, gattungsgemäße Türme für Windkraftanlagen vorgeschlagen. So beschreibt beispielsweise die WO 2005/021897 AI einen Turm mit einem oberen rohrförmigen Turmabschnitt und einem unteren, als Gitterturm ausgebildeten Turmabschnitt.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass sich bei derartige Konstruktionen deutliche Nachteile in Bezug auf die Ergonomie und Arbeitssicherheit ergeben, da insbesondere die
Zugänglichkeit einzelner Teile des Turms durch die Gitterbauweise im unteren
Turmabschnitt erheblich beeinträchtigt werden kann. Zudem hat sich gezeigt, dass bei einer derartigen hybriden Bauweise die Konstruktion des Gittermasts aufwendig sein kann, da dieser hohen Kräften standhalten und entsprechend ausgelegt werden muss. Dies kann zu hohem Aufwand und hohen Kosten führen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
gattungsgemäßen Turm für Windkraftanlagen und eine Windkraftanlage anzugeben, welcher bzw. welche zum einen eine verbesserte Ergonomie und Arbeitssicherheit erlauben und zum anderen eine kraftoptimierte Konstruktion ermöglichen.
Die Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem gattungsgemäßen Turm für eine Windkraftanlage dadurch gelöst, dass der untere Turmabschnitt ein mittig innerhalb des Gittermasts angeordnetes Mittelrohr umfasst, wobei das Mittelrohr zumindest abschnittsweise einen geringeren Durchmesser aufweist als zumindest ein Teil des Rohrturms des oberen Turmabschnitts.
Dadurch, dass der untere Turmabschnitt einen Gittermast umfasst, können zunächst hohe Nabenhöhen jenseits von 100m erreicht werden. Gleichzeitig allerdings wird innerhalb des Gittermasts ein Mittelrohr vorgesehen, welches zumindest
abschnittsweise einen geringeren Durchmesser aufweist als zumindest ein Teil des Rohrturms des oberen Turmabschnitts. Hierdurch werden die Vorteile eines
durchgängigen Rohrturms erreicht, dass insbesondere eine einfachere Zugänglichkeit der Windkraftanlage über dieses Mittelrohr möglich ist. Dabei werden durch den geringeren Durchmesser jedoch gezielt die Nachteile eines üblichen durchgängigen Rohrturms vermieden, dass der Durchmesser der Rohrturmsegmente im unteren Bereich bei derartigen Turmhöhen normalerweise den Transport erschwert. Vielmehr wurde erkannt, dass bereits ein Mittelrohr, dessen Durchmesser zumindest
abschnittsweise geringer ist als zumindest ein Teil des Rohrturms, ausreichend ist, um die notwendige Ergonomie zu erreichen und zugleich den Kraftfluss im Turm zu optimieren. Im Ergebnis vereint die Erfindung die Vorteile einer Gitterkonstruktion und eines Rohrturms im unteren Turmabschnitt, ohne jedoch die jeweiligen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Bevorzugt weist das Mittelrohr des unteren Turmabschnitts im Wesentlichen über seine gesamte Länge einen geringeren Durchmesser auf als zumindest ein Teil des Rohrturms, beispielsweise als zumindest der untere Teil oder auch als der gesamte Rohrturm.
Das Mittelrohr des unteren Turmabschnitts ist bevorzugt in Verlängerung des
Rohrturms des oberen Turmabschnitts angeordnet. Die Längsachsen des Mittelrohrs und des Rohrturms liegen bevorzugt aufeinander.
Der Turm ist bevorzugt für eine Nabenhöhe von mehr als 100m ausgelegt. Bei derartigen Höhen sind die Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Turms, das heißt eine verbesserte Ergonomie und ein verbesserter Kraftfluss besonders vorteilhaft.
Bevorzugt ist der den Rohrturm aufweisende obere Turmabschnitt frei von einem den Rohrturm umgebenden Gittermast. Es hat sich gezeigt, dass im oberen Turmabschnitt ohne eine zusätzliche den Rohrturm umgebende Gitterstruktur eine ausreichende Stabilität erreicht werden kann.
Das Mittelrohr ist insbesondere als Hohlprofil ausgebildet. Das Mittelrohr ist bevorzugt in Blechbauweise gebaut. Dies erlaubt eine optimale Anpassung und eine im Vergleich zu beispielsweise Gussteilen kostengünstige und leichte Bauweise. Einzelne Teile des Mittelrohrs können dabei insbesondere miteinander verschweißt sein. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms weist der Turm weiterhin ein Übergangsstück zwischen dem oberen und dem unteren Turmabschnitt auf und bevorzugt sind der Rohrturm des oberen Turmabschnitts und das Mittelrohr des unteren Turmabschnitts über das Übergangsstück miteinander verbunden. Durch das Vorsehen eines Übergangsstücks kann ein weiterhin optimierter und
belastungsgerechter Übergang zwischen dem oberen Turmabschnitt, insbesondere dem Rohrturm des oberen Turmabschnitts, und dem unteren Turmabschnitt, insbesondere dem Mittelrohr des unteren Turmabschnitts, erreicht werden. Das Übergangsstück kann zunächst der Verbindung von Rohrturm und Mittelrohr dienen. Gleichzeitig kann das Übergangsstück auch zur Anbindung des Gittermasts an den Rohrturm des oberen Turmabschnitts dienen. Im Ergebnis kann das Übergangsstück daher auch zur
Anbindung des Mittelrohrs an den Gittermast dienen. Somit weist das Übergangsstück bevorzugt Anbindungsbereiche für den Rohrturm, das Mittelrohr und den Gittermast auf. Das Übergangsstück stellt also insbesondere eine Art Zentralknoten dar.
Es ist denkbar, das Übergangsstück, oder Teile hiervon, integral mit dem Rohrturm, dem Mittelrohr und/oder dem Übergangsstück auszubilden. Bevorzugt ist das
Übergangsstück jedoch als separates Bauteil ausgebildet, welches mit den weiteren Elementen verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verschraubt ist.
Auch das Übergangsstück ist bevorzugt in Blechbauweise gebaut. Wie bereits
ausgeführt, erlaubt dies zum einen eine flexible Herstellung und eine im Vergleich zu beispielsweise Gussteilen kostengünstige und leichte Bauweise. Einzelne Blechteile können dann zu dem Übergangstück durch Schweißen miteinander verbunden werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms ist das Mittelrohr des unteren Turmabschnitts an seinem unteren Ende mit einem Fundament des Turms und an seinem oberen Ende mit dem Übergangsstück verbunden. Hierbei wird auf besonders einfache Weise erreicht, dass das Mittelrohr zu einem verbesserten Kraftfluss und zur Entlastung des Gittermasts beitragen kann. Zudem kann durch das Mittelrohr die Zugänglichkeit für Personal vom Boden bis hin zum oberen Turmabschnitt vereinfacht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms ist das Mittelrohr des unteren Turmabschnitts zur Aufnahme von Kräften aus dem oberen Turmabschnitt, insbesondere zur Aufnahme von Torsionskräften, ausgebildet. Wie bereits ausgeführt, kann hierdurch ein optimierter Kraftfluss bzw. eine optimierte Lastverteilung erzielt werden, da das Mittelrohr einen strukturellen Traganteil übernimmt und insbesondere der Gittermast, insbesondere dessen Eckstiele, entlastet wird/werden. Welche Kräfte welcher Höhe das Mittelrohr aufnehmen kann, kann dabei insbesondere durch die Wanddicke und den Durchmesser eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms weist der
Gittermast des unteren Turmabschnitts mindestens drei, vorzugsweise genau drei Eckstiele auf. Es hat sich gezeigt, dass durch die Ausbildung des Gittermastes mit insbesondere drei Eckstielen eine einfache und skalierbare Konstruktion mittels Standardprofilen bei gleichzeitig hoher Stabilität ermöglicht werden kann. Bei drei Eckstielen bildet die Grundfläche oder Querschnittsfläche des Gittermasts entsprechend eine Dreiecksfläche. Der Gittermast kann jedoch auch mit einer höheren Anzahl von Eckstielen ausgeführt sein, beispielsweise können vier oder fünf Eckstiele vorgesehen sein. Die Grundfläche oder Querschnittsfläche ist dann ein entsprechendes Vieleck. Die Anzahl der Eckstiele kann insbesondere von der Nabenhöhe, der Leistung und dem vom Turm zu tragenden Gewicht abhängig gemacht werden.
Die Eckstiele bestehen beispielsweise aus einzelnen Eckstielsegmenten, zum Beispiel aus rohrförmigen Hohlprofilen. Beispielsweise können mehrere Hohlprofile einen Eckstiel bilden. Die einzelnen Hohlprofile können in ihren Endbereichen zum Beispiel mittels Schrauben miteinander verbunden werden. Zwischen den Eckstielen verlaufen bevorzugt Quer- und/oder Diagonalstreben, welche benachbarte Eckstiele miteinander verbinden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms beträgt der Durchmesser des Mittelrohrs zumindest abschnittsweise mindestens Im, bevorzugt mindestens 1,5m, und/oder höchstens 4m, bevorzugt höchstens 3,5m, besonders bevorzugt höchstens 1,8m.
Wird ein kleinerer Durchmesser des Mittelrohrs (beispielsweise 1,5m bis 1,8m) gewählt, können die Mindestanforderungen an Ergonomie und Arbeitssicherheit erfüllt werden. Werden hingegen größere Durchmesser (beispielsweise 1,8 bis zu 3,5m) gewählt, kann das Mittelrohr besonders effektiv Kräfte (insbesondere Torsionskräfte) aufnehmen und den Gittermast entlasten. Zudem ist dann möglich, dass das Mittelrohr noch größere Komponenten, wie etwa eine Transformatoreinheit beherbergen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms ist der untere Turmabschnitt frei von tragenden Verbindungen zwischen dem Gittermast und dem Mittelrohr ausgebildet. Dies gilt insbesondere für Verbindungen zwischen Eckstielen des Gittermast und dem Mittelrohr. Das heißt es sind entweder gar keine Verbindungen zwischen dem Mittelrohr einerseits und dem Gittermaststurm (bzw. dessen Eckstielen) andererseits vorgesehen oder jedenfalls keine tragenden Verbindungen. Das heißt in letzterem Fall, dass aber beispielsweise nichttragende Streben oder Stege vorgesehen sein können. Diese können die Zugänglichkeit des Turms für Personal weiter
verbessern.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms umfasst der untere Turmabschnitt in oder an dem Mittelrohr Zugangseinrichtungen, insbesondere einen Aufzug, eine Leiter und/oder Montageplattformen, und/oder elektrische Komponenten, insbesondere Leitungen und/oder elektrische Bauelemente. Das Mittelrohr kann insbesondere als Behausung oder Einhausung für derartige Einrichtungen oder Komponenten dienen. Auf diese Weise wird praktisch unabhängig von der Bauform des Turms im unteren Turmabschnitt, also insbesondere auch wenn eine Gitterstruktur vorgesehen ist, eine einfache und sichere Zugänglichkeit für Personal und/oder eine sichere Unterbringung für entsprechende Komponenten erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms umfasst das Mittelrohr einen oder mehrere Durchstiege, wobei insbesondere zumindest ein Teil der Durchstiege über nichttragende Verbindungen mit dem Gittermast, insbesondere Eckstielen des Gittermasts, verbunden sind. Durch das Vorsehen der Durchstiege wird die Ergonomie und Arbeitssicherheit des Turms weiter verbessert, da Personal etwa zur Montage oder zu Servicearbeiten durch das Mittelrohr auf eine bestimmte Höhe gelangen können und dann über die Durchstiege das Mittelrohr verlassen können, um weitere Bereich des Turms zu erreichen. Beispielsweise ist ein erster Durchstieg in Bodennähe im Mittelrohr vorgesehen. Weitere Durchstiege können zum Beispiel beabstandet voneinander in vorgegebenen Höhen angeordnet sein. Auf der Höhe der entsprechenden Durchstiege können jedenfalls teilweise zudem Montagekörbe am Mittelrohr und/oder am Gittermast vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms erfolgt der Übergang des Durchmessers von dem Rohrturm des oberen Turmabschnitts zu dem Mittelrohr des unteren Turmabschnitts in einem Übergangsbereich kontinuierlich und/oder stufenförmig.
Der Übergangsbereich kann beispielsweise durch das Mittelrohr gebildet werden. Dabei liegt der Übergangsbereich dann bevorzugt am oberen Ende des Mittelrohrs. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass der Übergangsbereich zumindest teilweise durch das Übergangsstück gebildet wird. Bevorzugt weist das Übergangsstück jedoch im
Wesentlichen den Durchmesser des Rohrturms des oberen Turmabschnitts auf. Beispielsweise weist das Mittelrohr am oberen Ende einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser auf, sodass der Übergang stufenförmig erfolgt. Beispielsweise weist das Mittelrohr am oberen Ende einen konischen Abschnitt mit einem sich in Richtung oberem Turmabschnitt sich kontinuierlich vergrößernden Durchmesser auf. Dabei vergrößert sich der Durchmesser beispielsweise bis auf den Durchmesser des
Rohrturms oder des Übergangsstücks.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms weist der untere Turmabschnitt eine Höhe von mindestens 60m, bevorzugt mindestens 80m, und/oder eine Höhe von höchstens 140m auf. Ein bevorzugter Bereich der Höhe des unteren Turmabschnitts beträgt beispielsweise 80m bis 100m. Um hohe Nabenhöhen von etwa 200 m zu erreichen, kann jedoch auch ein bevorzugter Bereich von 120m bis 140m für die Höhe des unteren Turmabschnitts vorgesehen werden. Standort- und
technologieabhängig sind auch größere Höhen möglich. Es hat sich gezeigt, dass bei Gittertürmen in diesem Höhenbereich die beschrieben Konstruktion mit einem
Mittelrohr vorteilhaft in Bezug auf eine gesteigerte Ergonomie und Arbeitssicherheit und eine mögliche Entlastung des Gittermasts sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms weist der
Gittermast des unteren Turmabschnitts Gitterelemente auf, welche zumindest teilweise durch Verbindungselemente, insbesondere Schrauben, bevorzugt HV-Schrauben oder Bolzen, bevorzugt Schließringbolzen miteinander verbunden sind. Es ist jedoch auch die Verwendung weitere Verbindungselemente zur Herstellung formschlüssiger
Verbindungen denkbar. Derartige Gitterelemente sind beispielsweise Eckstiele,
Querstreben und/oder Diagonalstreben. Durch den Einsatz von HV-Schrauben, das heißt hochfesten, planmäßig vorspannbaren Schraubenverbindungen, können insbesondere einzeln zu zertifizierende Klemmverbindungen (zum Beispiels Schließriegelbolzen) vermieden werden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Mittelrohr während der Montage und während späteren Inspektionen verbesserte Möglichkeiten für die
Zugänglichkeit bietet. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms ist das Mittelrohr zumindest abschnittsweise spiralnahtgeschweißt und/oder längsnahtgeschweißt. Durch spiralnahtgeschweißte Rohre kann durch einen quasikontinuierlichen Prozess eine wirtschaftliche Herstellung erfolgen. Bei längsnahtgeschweißten Rohren können insbesondere größere Wanddicken und Durchmesser verarbeitet werden und eine hohe Stabilität erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turms ist der Rohrturm des oberen Turmabschnitts in querorientierter Bauweise ausgebildet. Da der Rohrturm erst im oberen Turmabschnitt beginnt und sich nicht vom Boden bis zur Gesamthöhe des Turms erstrecken muss, kann der Rohrturm einen entsprechend geringen
Durchmesser aufweisen und die einzelnen Rohrturmsegmente können in
querorientierter Bauweise vorgesehen werden, ohne dass dies den Transport beeinträchtigen würde. Unter einer querorientierten Bauweise ist insbesondere zu verstehen, dass der Turm aus quer zum Turmverlauf (Längsrichtung) verlaufenden Elementen aufgebaut ist.
Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe auch durch eine Windkraftanlage mit einem erfindungsgemäßen Turm gelöst. Eine Windkraftanlage umfasst insbesondere ein auf dem Turm befestigtes
Maschinenhaus (auch Gondel genannt) und einen Rotor mit Rotorblättern. Hierzu kann der Rohrturm des oberen Turmabschnitts am oberen Enden einen angepassten
Befestigungsbereich aufweisen.
In Bezug auf weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Windkraftanlage wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Turms verwiesen.
Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Fig. la einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels
erfindungsgemäßen Turms;
Fig. lb einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels aus Fig. la;
Fig. 2a-c verschiedene Ausführungsbeispiele des Übergangsbereichs;
Fig. 3a eine perspektivische Ansicht eines Teils eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Turms; und
Fig. 3b,c vergrößerte Teilausschnitte aus Fig. 3a.
Fig. la zeigt einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Turms, während Fig. lb einen Querschnitt des
Ausführungsbeispiels aus Fig. la zeigt.
Der Turm 1 ist Teil einer Windkraftanlage mit Gondel und Rotor (nicht dargestellt). Der Turm 1 weist einen oberen Turmabschnitt 2 und einen unteren Turmabschnitt 4 auf. Der obere Turmabschnitt 2 umfasst einen Rohrturm 6. Der untere Turmabschnitt 4 umfasst einen Gittermast 8 und ein Mittelrohr 10, welches mittig innerhalb des
Gittermasts 8 angeordnet ist. Das Mittelrohr 10 weist durchgängig einen geringeren Durchmesser als der Rohrturm 6 des oberen Turmabschnitts 2 auf. Der Turm 1 umfasst weiterhin ein Übergangsstück 12, über welches der Gittermast 8, das Mittelrohr 10 und der Rohrturm 6 miteinander verbunden sind. Das Mittelrohr 10 ist an seinem unteren Ende mit einem Fundament (nicht dargestellt) des Turms 1 und an seinem oberen Ende mit dem Übergangsstück 12 verbunden.
Das Mittelrohr 10 des unteren Turmabschnitts 4 ist aufgrund der Wanddicke und des Durchmessers zur Aufnahme von Kräften aus dem oberen Turmabschnitt 2 ausgebildet. Dadurch entlastet das Mittelrohr 10 den Gittermast 8. Zudem stellt das Mittelrohr 8 in diesem Fall eine Behausung für eine Leiter dar.
Der Gittermast 8 des unteren Turmabschnitts 4 weist hier drei Eckstiele auf, von denen zwei Eckstiele 14 in Fig. la zu erkennen sind. Der Gittermast weist zudem Querstreben und/oder Diagonalstreben 16 auf, welche zwischen den Eckstielen 14 angeordnet sind. Der untere Turmabschnitt 4 ist dabei frei von tragenden Verbindungen zwischen dem Gittermast 8 und dem Mittelrohr 10 ausgebildet.
Fig. 2a-c zeigt verschiedene Varianten des Übergangsbereichs von dem Mittelrohr 10 auf das Übergangsstück 12. Fig. 2a zeigt wie bereits in Fig. la dargestellt einen
ausschließlich stufenförmigen Übergang, Fig. 2b zeigt einen kombinierten
stufenförmigen und kontinuierlichen Übergang und Fig. 2c zeigt schließlich einen kontinuierlichen Übergang ohne Stufe. Für den (teilweise) kontinuierlichen Übergang (Fig. 2b, c) weist das Mittelrohr 10 an seinem oberen Ende einen sich vergrößernden Durchmesser auf.
Fig. 3a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Turms. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen. Im Unterschied hierzu weist das Mittelrohr 10' des in Fig. 3a ausschnittsweise gezeigten Turms mehrere Durchstiege 18' auf, wobei die Durchstiege teilweise über nichttragende Verbindungsstege 20' mit dem Gittermast 8' und hier insbesondere mit den Eckstielen 14' des Gittermasts 8' verbunden sind. Zudem sind sowohl an dem Mittelrohr 10' als auch an den Eckstielen 14' Montageplattformen 22' vorgesehen.
Fig. 3b zeigt eine vergrößerte (halbtransparente) Ansicht des Durchstiegs 18' im unteren Bereich des Mittelrohrs 10'. Es ist zu erkennen, dass eine Leiter 24' und eine elektrische Komponente, z.B. ein Service-Lift 26' in dem Mittelrohr 10' beherbergt werden kann. Fig. 3c zeigt zudem eine vergrößerte Ansicht der Montageplattform 22' am Eckstiel 14'. Es ist zu erkennen, dass HV-Schraubverbindungen verwendet werden können, um die einzelnen Streben 16' des Gittermasts 8' mit dem Eckstiel 14' zu verbinden. Aufgrund des Mittelrohrs 10' und der Verbindungsstege 20' sind diese Anbindungsbereiche unter hoher Ergonomie und Arbeitssicherheit zu erreichen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Turm für eine Windkraftanlage,
mit einem oberen Turmabschnitt (2) und
mit einem unteren Turmabschnitt (4, 4'),
wobei der obere Turmabschnitt (2) einen Rohrturm (6) umfasst,
wobei der untere Turmabschnitt (4, 4') einen Gittermast (8, 8') umfasst, wobei der untere Turmabschnitt (4, 4') ein mittig innerhalb des Gittermasts (8, 8') angeordnetes Mittelrohr (10, 10') umfasst, und
wobei das Mittelrohr (10, 10') zumindest abschnittsweise einen geringeren Durchmesser aufweist als zumindest ein Teil des Rohrturms des oberen
Turmabschnitts.
Turm nach Anspruch 1,
wobei der Turm (1, 1') weiterhin ein Übergangsstück (12) zwischen dem oberen und dem unteren Turmabschnitt (2, 4, 4') aufweist und bevorzugt der Rohrturm (6) des oberen Turmabschnitts (2) und das Mittelrohr (10, 10') des unteren Turmabschnitts (4, 4') über das Übergangsstück (12) miteinander verbunden sind.
Turm nach Anspruch 2,
wobei das Mittelrohr (10, 10') des unteren Turmabschnitts (4, 4') an seinem unteren Ende mit einem Fundament des Turms (1, 1') und an seinem oberen Ende mit dem Übergangsstück (12) verbunden ist.
Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das Mittelrohr (10, 10') des unteren Turmabschnitts (4, 4') zur Aufnahme von Kräften aus dem oberen Turmabschnitt (2) ausgebildet ist.
5. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei der Gittermast (8, 8') des unteren Turmabschnitts (4, 4') mindestens drei, vorzugsweise genau drei Eckstiele (14, 14') aufweist.
6. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei der Durchmesser des Mittelrohrs (10, 10') zumindest abschnittsweise mindestens Im, bevorzugt mindestens 1,5m, und/oder höchstens 4m, bevorzugt höchstens 3,5m, besonders bevorzugt höchstens 1,8m beträgt.
7. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der untere Turmabschnitt (4, 4') frei von tragenden Verbindungen zwischen dem Gittermast (8, 8') und dem Mittelrohr (10, 10') ausgebildet ist.
8. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der untere Turmabschnitt (4, 4') in oder an dem Mittelrohr (10, 10') Zugangseinrichtungen, insbesondere einen Aufzug, eine Leiter (24') und/oder Montageplattformen (18'), und/oder elektrische Komponenten (26'),
insbesondere Leitungen und/oder elektrische Bauelemente, umfasst.
9. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei das Mittelrohr (10, 10') einen oder mehrere Durchstiege (18') umfasst, wobei insbesondere zumindest ein Teil der Durchstiege (18') über nichttragende Verbindungen (20') mit dem Gittermast (8, 8'), insbesondere Eckstielen (14, 14') des Gittermasts (8, 8'), verbunden sind.
10. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei der Übergang des Durchmessers von dem Rohrturm (6) des oberen Turmabschnitts (2) zu dem Mittelrohr (10, 10') des unteren Turmabschnitts (4, 4') in einem Übergangsbereich kontinuierlich und/oder stufenförmig erfolgt.
11. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ,
wobei der untere Turmabschnitt (4, 4') eine Höhe von mindestens 60m, bevorzugt mindestens 80m und/oder eine Höhe von höchstens 140m, aufweist.
12. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei der Gittermast (8, 8') des unteren Turmabschnitts (4, 4') Gitterelemente (14, 14', 16, 16') aufweist, welche zumindest teilweise durch
Verbindungselemente, insbesondere Schrauben, bevorzugt HV-Schrauben, oder Bolzen, bevorzugt Schließringbolzen, miteinander verbunden sind.
13. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei das Mittelrohr (10, 10') zumindest abschnittsweise spiralnahtgeschweißt und/oder längsnahtgeschweißt ist.
14. Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei der Rohrturm (6) des oberen Turmabschnitts (2) in querorientierter Bauweise ausgebildet ist.
15. Windkraftanlage mit einem Turm nach einem der Ansprüche 1 bis 1
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