WO2017067692A1 - Windenergieturm - Google Patents

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WO2017067692A1
WO2017067692A1 PCT/EP2016/069830 EP2016069830W WO2017067692A1 WO 2017067692 A1 WO2017067692 A1 WO 2017067692A1 EP 2016069830 W EP2016069830 W EP 2016069830W WO 2017067692 A1 WO2017067692 A1 WO 2017067692A1
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WO
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outer shell
shell
inner shell
webs
welded
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Application number
PCT/EP2016/069830
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann-Josef Taterra
Original Assignee
SIAG Industrie GmbH
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Publication date
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Publication of WO2017067692A1 publication Critical patent/WO2017067692A1/de

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/02Structures made of specified materials
    • E04H12/08Structures made of specified materials of metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines

Definitions

  • the invention relates to a wind energy tower.
  • Wind energy towers are known.
  • Wind energy towers are used to arrange a wind turbine nacelle at a height in which the wind turbine gondola and the associated rotor can be optimally flown.
  • the trend has gone to continually raise the hub height of the rotors, making the wind power turbine towers are formed correspondingly higher Müs ⁇ sen.
  • when the shells are made of a bent outer shell and therefrom radially inwardly and repeatedly in itself gekan- ended or deep-drawn flanges. These flanges are to effect a radial fixation of the shells to each other with the flanges of adjacent shell elements in the manner of a tongue and groove connection.
  • inner sheaths are welded in at a distance from the curved outer sheaths so that the shells, but not the flanges, are double-walled. In such an embodiment is a disadvantage that on the one hand, the flanges with thicker
  • the object of the invention is to provide a wind energy tower and in particular a height adapter for wind turbines, the very high stability has, relative to its transport is not critical By ⁇ diameter and can be manufactured with high stability in a simple manner.
  • the object is achieved with a wind energy tower with the features of claim 1.
  • a wind energy tower 1 according to the invention is, as usual with wind turbine towers, cylindrical or slightly conical, the wind energy tower 1 having an outer shell 2 and an inner shell 3 spaced from the outer shell.
  • the outer shell 2 is a cylindrical or conical tube which is bent, rolled or canted from a steel sheet of a suitable thickness by known methods to the tube.
  • the outer shell may accordingly have a single butt seam at which the outer shell is welded to the cylindrical or conical tube.
  • the outer shell 2 from a plurality of multi ⁇ Zylindermantelwandungssegmenten or Kegelstumpfman- telsegmenten with multiple butt welds welded to the tube.
  • the inner shell is accordingly also a cylindrical or conical tube whose diameter is smaller than the outer shell, so that the inner shell of the outer shell is equally spaced on all sides.
  • the outer shell and the inner shell are connected by webs which space the outer shell and the inner shell from each other.
  • the webs are first welded to the inside of the outer shell to connect the outer shell and the inner shell and extend radially inwardly at a distance corresponding to half the radius difference between the outer shell and inner shell. Subsequently, the inner shell is positively inserted into the outer shell and the innenhül ⁇ le welded to the webs.
  • the inner shell has in its wall radia ⁇ le openings of a given axial length, wherein the apertures are axially spaced from each other, so that at the level of the webs a plurality of apertures is present, which are axially spaced from each other.
  • the webs 4 and the inner shell 3 are welded together by the Naturalbre ⁇ Ch Institute, wherein the openings are preferably filled with weld metal. Even if these welds, which connect the inner shell with the webs , are not continuous, but are only present in the region of the perforations, it has been found that the stability with respect to simulated continuous welding seams is by no means inferior.
  • the webs can also be welded spirally from the inside to the outer shell, so that the openings are arranged spirally in succession.
  • the construction according to the invention is in this case with a width of about 4.30 m for both normal tubular tower structures for Windener ⁇ gieanlagen, and in this thickness forstructure forstructure ⁇ tower, since such a tube tower construction structure or such a Windener- gieturm due to the Doppelschaltechnik and arrangement the welds has such a high stability that a substructure ⁇ tower of 7 m in diameter can be compensated thereby.
  • An advantage of the invention is that a highly stable substructure tower or a highly stable wind energy tower is very easy to install. can be easily prefabricated and delivered quickly and safely.
  • Figure 1 is a partially cutaway perspective view of a
  • FIG. 1 is an isometric view of the tubular tower structure according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • Figure 3 is a side, partially sectioned view of the pipe ⁇ tower structure
  • Figure 4 is a partially sectioned, side view of the tube ⁇ tower structure
  • Figure 5 is a cross section of the tubular tower structure
  • Figure 6 shows an enlarged detail showing the connection between the inner and outer shell
  • FIG. 7 shows the foot flange of the outer shell in a plan view
  • FIG. 8 shows the foot flange of the inner shell in a plan view
  • Figure 9 shows the inner shell in a plan view; 10 shows the arrangement of the inner shell on the outer shell in
  • FIG. 12 shows the sheet metal of the inner shell in a non-curved plan view
  • Top view for use with webs arranged helically on the outer shell.
  • a tubular tower structure 1 according to the invention is designed as a double-shell tubular tower.
  • an outer shell 2 and an inner shell 3 before ⁇ present .
  • the outer shell 2 and the inner shell 3 extend koaxi ⁇ al, wherein the inner shell 3 of the outer shell 2 is radially bean ⁇ stands.
  • Both the outer shell 2 and the inner shell 3 can here ⁇ be formed cylindrically, in particular when the tubular ⁇ tower structure 1 is used as a height adapter or substructure for an existing wind turbine construction.
  • both the outer shell 2 and the inner shell 3 coaxially as truncated cones, ie, conically tapered, are formed.
  • the outer shell 2 and the inner shell 3 are in particular formed from a plurality of steel sheet strips 4, 5.
  • a sheet steel strip 4 for forming an outer shell has a length corresponding to the circumference of the tubular tower structure 1, that is, for example, with an outer diameter of 4.3 m, a length of 13.5 m.
  • the steel strip has 4 z. B. a height of about 3 m.
  • the steel sheet strips 4 are bent in a ring shape and welded together with axial joints 6, so that a ring with an outer diameter of 4.3 m results.
  • a tubular tower structure 1 with a height of 3 metal strips 4 is formed ( Figure 1), ie z. B. with a height of 9 m.
  • the welded joints 6 result in a butt seam 8, the welded joints 7 a corresponding butt seam 9.
  • the sheet steel strip 5 of the inner shell has a length which corresponds approximately to the circumference of the inner shell at a given outer diameter.
  • the inner shell is bent correspondingly circular ring, folded or shaped in a different manner according to a circle, that the abutting edges 10 lie on one another and welded together a welding seam 12 ⁇ yield.
  • the flange 15 serves to arrange the outer shell on a corresponding tower foundation.
  • the flange 15 is formed flat annular and has an adjacent to an outer edge 16 extending row of holes 17 and adjacent to the inner edge 18 extending row of holes 19.
  • the outer diameter of the flange is larger than that
  • Outer diameter of the outer shell 2 and the inner diameter is smaller than the inner diameter of the outer shell 2, so that the outer shell 2 is welded approximately radially in the middle between the rows of holes 17, 10.
  • the inner shell 3 has a foot flange 20 which is welded to a butt edge 11 of a steel strip 5, wherein the outer diameter of theticianflansches 20 corresponds to the outer diameter of the inner shell, so that theticianflansch 20 protrudes from the inner shell to the inside.
  • the base flange 20 has a row of holes 20 a, wherein the row of holes 21 is aligned with corresponding axia ⁇ len holes with the holes of the row of holes 19 of the flange 15. Accordingly, the inner shell with its flange 20 spaced from the outer shell 2 on the flange 15 from an upper side lying together with the outer shell 2 on a foundation (not shown) are attached.
  • the spacer webs 21 extend radially from the inner side 22 of the steel strips 4 to an outer side 23 of the steel strips 4. 5. On the inside of the steel strips 4, the spacer webs 21 z. B. arranged welded on impact. Thus, the spacer webs 21 extend radially inward from the steel sheet strips 4 and from the pipe welded together from sheet steel strips 4, the outer casing 2.
  • the inner shell 3 For connection with the inner shell 3 has the inner shell 3 and have the steel strips 5 of the inner shell 3 according to the invention corresponding to the spacer webs 21 in steel ⁇ blechband 5 existing axial openings 24.
  • the openings extend axially slit-like radially through the steel strip 5, the openings in the inner shell 3 are arranged axially successive and in particular always have the same distance from each other, wherein the distance between the openings z .B. is slightly larger than their respective axial length.
  • the through ⁇ interruptions 24 an axial extension of 62.5 cm and a distance from one another of 80 cm, so that the steel bands 5 are eight pairs of each 2 axially superposed openings 24, wherein the distance between two of these axia- len perforations 24 80 cm, while the distance to the edges 11 is half thereof.
  • the width of the apertures 24 depends on the thickness of the spacer webs 21. With a thickness of the spacer webs 21 of 20 mm is z. B. the width of the openings also 20 mm.
  • the spacer webs 21 and the apertures 24 are arranged such that in the assembled state, the openings 24th aligned with the spacer webs 21.
  • the spacer webs 21 are each arranged with a weld 25 on the inner shell and connected to the inner shell, wherein the openings 24 are preferably completely filled with the corresponding welding seams 25.
  • the spacer webs 21 are preferably connected to the outer shell 3 welded over the entire surface, while they are secured in the region of the inner shell welded only in the region of the openings.
  • a connecting flange 27 is placed on the entspre ⁇ sponding edge 7 of the outer shell. 2
  • the connecting flange 27 has an outer diameter that corresponds to the outer diameter of the outer shell 2, and an inner diameter, which is correspondingly lower.
  • the connecting flange 27 has a row of holes 28 through which the tubular tower construction 1 can be connected to further tubular tower structures 1 or to a wind turbine tower construction known per se.
  • the flange 27 extends inwardly from an outer surface of the outer shell 2 and is welded to the outer shell 2 via the edge 7 in abutment. Due to the slightly lower height of the steel strip bands 5 relative to the steel strips 4, the inner shell of the
  • the spacer webs 21 are arranged helically, wherein the corresponding spacer webs are each arranged in the same direction helically on the inner wall 22 of the outer shell 2 ⁇ . Accordingly, in this embodiment as well
  • the waste are known webs 21 helically arranged on the inside 22 of the outer shell 2 and extend ⁇ z. B. at an angle of 45 ° to the longitudinal axis, but with a second group of distance ⁇ webs 21 is present, which are arranged to extend in the opposite direction, so that these spacer webs 21 meet in intersection regions at an angle of 90 ° to each other and z , B. are inserted into each other with corresponding recesses or welded together.
  • the apertures 24 on the inner shell both in a direction inclined by 45 ° helically ⁇ arranged (Fig. 15), as well as inclined in the other direction arranged helically.
  • the tubular tower structure 1 after reaching z. B. provided between the outer shell and inner shell with a filling become.
  • the filling can be made of sand, heavy minerals, plastics, plastic foams, concretes and the like.
  • the height of the tubular tower building one here is not alspulgeset three zte steel bands 4 and 5 restricted son ⁇ countries may be considerably higher.
  • a tubular tower structure 1 may also be formed from a plurality of the tubular tower structures 1 shown, which have a height of 3 steel sheet strips 4 and 5, respectively.
  • the steel strips 4, 5 may have the same thickness, z. B. 30 mm, but also the material thicknesses may vary, for. B. the outer shell 2 and the outer shell 2 forming steel ⁇ sheet metal strips 4 have a thickness of 20-150 mm, as well as the inner shell. 3
  • the outer shell may have a material thickness of 30 mm and the inner shell has a material thickness of 20 mm.
  • the material thickness of the spacing webs 21 may vary accordingly entspre ⁇ and be adapted to the material thickness of the outer shell 2 and the inner shell. 3 Accordingly, then the width of the openings 24 is selected.
  • a double-shell construction is provided which can be mounted in a very simple and fast manner and can be prefabricated in a factory, despite despite only partial area connection of the spacer webs 21 achieved on the inner shell 3 a completely sufficient stability becomes.
  • the stability of the tubular tower structure according to the invention is there ⁇ at so high that this tubular tower structure in the usual dimensions of the foot of a wind turbine tower base, namely 4.3 m, can be provided and thus as a high-strength, highly stable substructure tower with a height of up to z. B. 30 m below conventional wind turbine towers can be set without a particularly wide construction, such. B. would be necessary for concrete towers.
  • the head diameter of the tubular tower structure according to the invention may correspond to the base diameter of a conventional wind turbine tower and the tubular tower structure 1 may conically widen downwards.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rohrturmbauwerk, insbesondere zur Verwendung als Höhenadapter für Windenergieanlagentürme, wobei das Rohrturmbauwerk als Doppelhüllenturm ausgebildet ist, mit einer Außenhülle und einer Innenhülle, wobei die Außenhülle und die Innenhülle mit Stegen voneinander beabstandet sind, wobei sich die Stege radial von der Innenseite der Außenhülle zu einer Außenseite der Innenhülle erstrecken und mit der Innenseite der Außenhülle verschweißt sind, wobei korrespondierend und fluchtend zu den Abstandstegen an der Innenhülle voneinander beabstandete Durchbrechungen vorhanden sind, durch die die Abstandstege mit der Innenhülle verschweißt sind.

Description

Windenergieturm
Die Erfindung betrifft einen Windenergieturm.
Windenergietürme sind bekannt.
Windenergietürme dienen dazu, eine Windenergieanlagengondel in einer Höhe anzuordnen, in der die Windenergieanlagengondel und der dazugehörige Rotor optimal angeströmt werden können. In den vergangenen Jahren ist die Tendenz dazu gegangen die Nabenhöhe der Rotoren immer weiter anzuheben, wodurch die Wind- energieanlagentürme entsprechend höher ausgebildet werden müs¬ sen .
Dementsprechend muss aber die Stabilität der Windenergieanla- gentürme auch erhöht werden, da die Lasten, die durch höhere Nabenhöhen eingetragen werden insbesondere im Turmfuß deutlich höher sind.
Um die Knick- und Beulfestigkeit zu erhöhen und überhaupt die Standfestigkeit solcher Windenergieanlagen auszubauen, ist es bekannt, sogenannte Höhenadapter vorzusehen. Diese Höhenadap¬ ter sind Turmbauwerke, die üblicherweise deutlich breiter als die eigentlichen Windenergieanlagentürme sind, selbst aber turmartig ausgebildet sind. Diese Höhenadapter sind z. B. aus Beton oder aus Stahl ausgebildet, wobei derzeit der Betonun¬ terbau dominiert .
Nach Fertigstellung derartiger Höhenadapter wird ein an sich herkömmliches Windenergieturmbauwerk auf den Höhenadapter aufgesetzt, sodass hierdurch die höhere Nabenhöhe erreicht wird. Bei Höhenadaptern aus Stahl bzw. generell Rohrturmbauwerken aus Stahl ist es bekannt, diese zum Zwecke eines größeren Durchmessers aus Schalen auszubilden, da in diesem Fall einzelne Schalen zu einer Baustelle transportiert und dort zusam- mengesetzt werden können. Dies hat zum Vorteil, dass die ein¬ zelnen Schalen in zerlegtem Zustand besser zu transportieren sind, da die Durchfahrtshöhe insbesondere von Brücken ein be¬ grenzender Faktor beim Transport von Rohrturmbauwerken ist. Aus der DE 10 2013 003 469 AI ist ein Rohrturmbauwerk bekannt, bei dem zum Zweck der Erhöhung der Knicksicherheit ein Teil des Rohrturmbauwerks in Schalenbauweise ausgebildet ist. Hier¬ bei bestehen die Schalen aus einer gebogenen Außenhülle und hiervon radial nach innen ragenden und mehrfach in sich gekan- teten oder tiefgezogenen Flanschen. Diese Flansche sollen mit den Flanschen benachbarter Schalenelemente nach Art einer Nut- und Federverbindung eine radiale Festlegung der Schalen aneinander bewirken. Zudem soll auch in axialer Richtung eine solche Verformung vorhanden sein, sodass die Schalen, wenn sie aneinander angeordnet sind, auch ohne Verschraubung radial und axial festgelegt sind. Um die Beulfestigkeit zu erhöhen, sind beabstandet von den gebogenen Außenhüllen Innenhüllen eingeschweißt, sodass die Schalen, jedoch nicht die Flansche, dop- pelwandig ausgebildet sind. Bei einer solchen Ausführungsform ist von Nachteil, dass einerseits die Flansche mit dickeren
Stahlblechen kaum zu biegen oder zu kanten sind, denn derartige komplexe Verformungen in zwei Raumrichtungen sind zwar in der Theorie erstrebenswert, in der Praxis jedoch nicht umsetz¬ bar. Darüber hinaus ist von Nachteil, dass das Einschweißen der zusätzlichen Innenwandungen einen erheblichen Aufwand darstellt .
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Windenergieturm und insbesondere einen Höhenadapter für Windenergieanlagen zu schaffen, der eine sehr hohe Stabilität besitzt, bezüglich seines Durch¬ messers unkritisch zu transportieren ist und bei hoher Stabilität in einfacher Weise gefertigt werden kann. Die Aufgabe wird mit einem Windenergieturm mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen des Windenergieturms zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Vorteilhafte Ausbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein erfindungsgemäßer Windenergieturm 1 ist, wie bei Windener- gietürmen üblich, zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet, wobei der Windenergieturm 1 eine Außenhülle 2 und eine von der Außenhülle beabstandete Innenhülle 3 besitzt.
Die Außenhülle 2 ist ein zylindrisches oder konisches Rohr, welches aus einem Stahlblech einer geeigneten Dicke mittels bekannter Verfahren zu dem Rohr gebogen, gerollt oder gekantet ist .
Die Außenhülle kann dementsprechend eine einzige Stoßnaht be- sitzen, an der die Außenhülle zu dem zylindrischen oder konischen Rohr verschweißt ist. Je nach Durchmesser und Blechstärke ist es auch möglich, dass die Außenhülle 2 aus einer Mehr¬ zahl von Zylindermantelwandungssegmenten oder Kegelstumpfman- telsegmenten mit mehreren Stoßnähten zu dem Rohr verschweißt ist .
Die Innenhülle ist dementsprechend auch ein zylindrisches oder konisches Rohr, deren Durchmesser kleiner ist als die Außenhülle, sodass die Innenhülle von der Außenhülle allseitig gleich beabstandet ist.
Die Außenhülle und die Innenhülle sind über Stege, die die Au- ßenhülle und die Innenhülle voneinander beabstanden, verbunden .
Erfindungsgemäß werden zur Verbindung der Außenhülle und der Innenhülle die Stege zunächst an die Innenseite der Außenhülle aufgeschweißt und erstrecken sich radial nach innen in einem Abstand, der dem halben Radiusunterschied zwischen Außenhülle und Innenhülle entspricht. Anschließend wird die Innenhülle formschlüssig in die Außenhülle eingeschoben und die innenhül¬ le mit den Stegen verschweißt.
Erfindungsgemäß besitzt die Innenhülle in ihrer Wandung radia¬ le Durchbrechungen einer gegebenen axialen Länge, wobei die Durchbrechungen axial voneinander beabstandet sind, sodass auf Höhe der Stege eine Mehrzahl von Durchbrechungen vorhanden ist, die axial voneinander beabstandet sind. In eingesetztem
Zustand der Innenhülle in die Außenhülle verschließt somit ei¬ ne radial Innenseitige Stirnfläche der Stege die Durchbrechun¬ gen der Innenhülle, wobei somit die Stege von der Innenseite der Innenhülle 3 her durch die Durchbrechungen 5 zugänglich sind.
Die Stege 4 und die Innenhülle 3 werden durch die Durchbre¬ chungen miteinander verschweißt, wobei die Durchbrechungen vorzugsweise mit Schweißgut aufgefüllt werden. Auch wenn diese Schweißnähte, die die Innenhülle mit den Ste¬ gen verbinden, nicht durchgängig sind, sondern nur im Bereich der Durchbrechungen vorhanden sind, hat sich ergeben, dass die Stabilität gegenüber simulierten durchgehenden Schweißnähen keineswegs schlechter ist.
Die Stege können hierbei auch spiralförmig von innen an die Außenhülle geschweißt sein, sodass auch die Durchbrechungen spiralförmig aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Es können auch Stege 4 in entgegengesetzter Richtung spiralförmig an der Außenhülle 2 angeordnet sein, was bedeutet, dass die Stege dann Kreuzungsbereiche besitzen, in denen die Stege z. B. mit Aussparungen ineinandergesteckt werden. Die Stege bilden dann ein spiralförmiges Gittermuster, sodass auch die Durchbrechungen ein entsprechendes spiralförmiges Gittermuster bilden, sodass eine Verschweißung der spiralförmigen Stege jeweils mit der Innenhülle möglich ist.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ist hierbei mit Breiten von etwa 4,30 m sowohl für normale Rohrturmbauwerke für Windener¬ gieanlagen geeignet, als auch in dieser Dicke für Höhenadap¬ ter, da ein solches Rohrturmbauwerk bzw. ein solcher Windener- gieturm aufgrund der Doppelschaligkeit und der Anordnung der Schweißnähte eine so hohe Stabilität hat, dass ein Unterbau¬ turm vom 7 m Durchmesser hierdurch kompensiert werden kann. Dies bedeutet auch, dass die erfindungsgemäße Konstruktion be¬ reits in einem Werk vormontiert werden kann und dann vollstän- dig zur Baustelle transportiert werden kann.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass ein höchststabiler Unterbauturm oder ein höchststabiler Windenergieturm sehr ein- fach, schnell und sicher vorgefertigt und ausgeliefert werden kann .
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläu- tert . Es zeigen dabei:
Figur 1 eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht eines
Segments eines erfindungsgemäßen Rohrturmbauwerks; Figur 2 eine isometrische Ansicht des Rohrturmbauwerks nach
Figur 1 ;
Figur 3 eine seitliche, teilgeschnittene Ansicht des Rohr¬ turmbauwerks ;
Figur 4 eine teilgeschnittene, seitliche Ansicht des Rohr¬ turmbauwerks ;
Figur 5 ein Querschnitt des Rohrturmbauwerks;
Figur 6 eine Ausschnittsvergrößerung zeigend die Verbindung zwischen Innen- und Außenhülle;
Figur 7 den Fußflansch der Außenhülle in einer Draufsicht;
Figur 8 den Fußflansch der innenhülle in einer Draufsicht;
Figur 9 die Innenhülle in einer Draufsicht; Figur 10 die Anordnung der Innenhülle an der Außenhülle im
Fußbereich;
Figur 11 ein Blech der Außenhülle in einer nicht gebogenen
Draufsicht ; Figur 12 das Blech der Innenhülle in einer nicht gebogenen Draufsicht ;
Figur 13 das Blech der Außenhülle in einer Draufsicht in gebo gener Form;
Figur 14 das Blech der Innenhülle in einer Draufsicht in gebo gener Form; und
Figur 15 das Blech der innenhülle in einer nicht gebogenen
Draufsicht für die Verwendung bei schraubenartig an der Außenhülle angeordneten Stegen.
Ein erfindungsgemäßes Rohrturmbauwerk 1 ist als Doppelhüllen- rohrturm ausgeführt .
Hierbei ist eine äußere Hülle 2 und eine innere Hülle 3 vor¬ handen. Die Außenhülle 2 und die Innenhülle 3 verlaufen koaxi¬ al, wobei die Innenhülle 3 von der Außenhülle 2 radial bean¬ standet ist.
Sowohl die Außenhülle 2 als auch die Innenhülle 3 können hier¬ bei zylindrisch ausgebildet sein, insbesondere wenn das Rohr¬ turmbauwerk 1 als Höhenadapter bzw. Unterbaukonstruktion für eine bestehende Windenergieanlagenkonstruktion verwendet wird. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass sowohl die Außenhülle 2 als auch die Innenhülle 3 koaxial als Kegelstümpfe, d. h. sich konisch verjüngend, ausgebildet sind.
Die Außenhülle 2 und die Innenhülle 3 sind insbesondere aus einer Mehrzahl von Stahlblechbändern 4, 5 ausgebildet. Ein Stahlblechband 4 zur Ausbildung einer Außenhülle besitzt eine Läge, die dem Umfang des Rohrturmbauwerks 1 entspricht, d. h. bei einem Außendurchmesser von 4,3 m beispielsweise einer Länge von 13,5 m. Zudem besitzt das Stahlblechband 4 z. B. eine Höhe von ca. 3 m.
Um die Außenhülle 2 auszubilden, werden die Stahlblechbänder 4 ringförmig gebogen und mit axialen Stößen 6 aneinanderge- schweißt, sodass sich ein Ring mit einem Außendurchmesser von 4,3 m ergibt. An den horizontalen Stößen 7 können breitere ringförmige Stahlblechbänder 4 auf Stoß aufgeschweißt werden, sodass z. B. ein Rohrturmbauwerk 1 mit einer Höhe von 3 Blechbändern 4 entsteht (Figur 1), also z. B. mit einer Höhe von 9 m. Die zusammengeschweißten Stöße 6 ergeben eine Stoßnaht 8, die zusammengeschweißten Stöße 7 eine entsprechende Stoßnaht 9.
Das Stahlblechband 5 der Innenhülle besitzt eine Länge, die in etwa dem Umfang der Innenhülle bei einem gegebenen Außendurch- messer entspricht.
Beispielsweise besitzt ein Stahlblechband für einen Außen¬ durchmesser der Innenhülle von 4,03 m eine Länge von ca.
12,6 m. Dementsprechend sind zwei axiale Stoßkanten 10 und zwei horizontale Kanten 11 gebildet. Die Höhe kann in etwa der Höhe der Blechbänder 4 entsprechen, kann jedoch auch etwas geringer sein, z. B. 2,85 m. Auch die Innenhülle wird dementsprechend kreisringförmig gebogen, gekantet oder in anderer Weise entsprechend so zu einem Kreis geformt, dass die Stoßkanten 10 aufeinander liegen und miteinander verschweißt eine Schwei߬ naht 12 ergeben.
Die horizontalen Stoßkanten 11 ergeben somit in Umfangsrich- tung verlaufende Schweißnähte 12. Im Bereich eines Bauwerksfu- ßes 14 ist die Außenhülle senkrecht auf Stoß auf einen Flansch 15 geschweißt.
Der Flansch 15 dient der Anordnung der Außenhülle an einem entsprechenden Turmfundament. Der Flansch 15 ist dabei flach ringförmig ausgebildet und besitzt eine benachbart zu einer Außenkante 16 verlaufende Bohrungsreihe 17 und eine benachbart zur Innenkante 18 verlaufende Bohrungsreihe 19. Der Außendurchmesser des Flansches ist dabei größer als der
Außendurchmesser der Außenhülle 2 und der Innendurchmesser ist geringer als der Innendurchmesser der Außenhülle 2, sodass die Außenhülle 2 in etwa radial mittig zwischen den Lochreihen 17, 10 aufgeschweißt ist.
Die Innenhülle 3 besitzt einen Fußflansch 20, der mit einer Stoßkante 11 eines Stahlblechbands 5 verschweißt ist, wobei der Außendurchmesser des Fußflansches 20 dem Außendurchmesser der Innenhülle entspricht, sodass der Fußflansch 20 von der Innenhülle nach innen vorsteht. Der Fußflansch 20 besitzt eine Lochreihe 20a, wobei die Lochreihe 21 mit entsprechenden axia¬ len Bohrungen mit den Bohrungen der Lochreihe 19 des Flansches 15 fluchtet. Dementsprechend kann die Innenhülle mit ihrem Flansch 20 beabstandet zur Außenhülle 2 auf dem Flansch 15 von einer Oberseite aufliegend zusammen mit der Außenhülle 2 an einem Fundament (nicht gezeigt) befestigt werden.
Um die Außenhülle 2 und die Innenhülle 3 aneinander anzuordnen (Figur 6), sind zwischen dem Stahlblechband 4 der Außenhülle und dem Stahlblechband 5 der Innenhülle Abstandsstege 21 vor¬ gesehen .
Die Abstandsstege 21 erstrecken sich radial von der Innenseite 22 der Stahlblechbänder 4 zu einer Außenseite 23 der Stahl- blechbänder 5. An der Innenseite der Stahlblechbänder 4 sind die Abstandsstege 21 z. B. auf Stoß aufgeschweißt angeordnet. Somit erstrecken sich die Abstandsstege 21 radial von den Stahlblechbändern 4 nach innen bzw. von dem aus Stahlblechbän- dern 4 zusammengeschweißten Rohr, der Außenhülle 2.
Beispielsweise erstrecken sich acht am Umfang in gleichem Abstand zueinander verteilte Abstandsstege 21 von der Innenseite 22 der Außenhülle 2 radial nach innen (Fig. 5) .
Zur Verbindung mit der Innenhülle 3 besitzt die Innenhülle 3 bzw. besitzen die Stahlblechbänder 5 der Innenhülle 3 erfindungsgemäß korrespondierend zu den Abstandsstegen 21 im Stahl¬ blechband 5 vorhandene axiale Durchbrechungen 24. Die Durch- brechungen erstrecken sich axial schlitzartig radial durch das Stahlblechband 5, wobei die Durchbrechungen in der Innenhülle 3 axial aufeinanderfolgend angeordnet sind und insbesondere einen immer gleichen Abstand zueinander haben, wobei der Abstand zwischen den Durchbrechungen z .B. etwas größer ist als ihre jeweilige axiale Länge. Somit besitzen z. B. die Durch¬ brechungen 24 eine axiale Erstreckung von 62,5 cm und einen Abstand zueinander von 80 cm, sodass die Stahlblechbänder 5 acht Paare von je 2 axial übereinanderliegenden Durchbrechungen 24 besitzen, wobei der Abstand zwischen zwei dieser axia- len Durchbrechungen 24 80 cm beträgt, während der Abstand zu den Kanten 11 jeweils die Hälfte hiervon beträgt.
Die Breite der Durchbrechungen 24 richtet sich nach der Stärke der Abstandsstege 21. Bei einer Stärke der Abstandsstege 21 von 20 mm beträgt z. B. die Breite der Durchbrechungen ebenfalls 20 mm .
Die Abstandsstege 21 bzw. die Durchbrechungen 24 sind derart angeordnet, dass in montiertem Zustand die Durchbrechungen 24 mit den Abstandsstegen 21 fluchten. Durch die Durchbrechungen 24 sind die Abstandsstege 21 mit je einer Schweißnaht 25 an der Innenhülle angeordnet und mit der Innenhülle verbunden, wobei die Durchbrechungen 24 mit den entsprechenden Schweiß- nähten 25 vorzugsweise vollständig aufgefüllt werden. Somit sind die Abstandsstege 21 an der Außenhülle 3 vorzugsweise vollflächig verschweißt verbunden, während sie im Bereich der Innenhülle nur im Bereich der Durchbrechungen verschweißt befestigt sind.
Überaschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass eine solche nur bereichsweise Verschweißung der Stege 21 durch die Durchbrechungen 24 mit Schweißnähten 25 für die geforderte Stabilität mehr als ausreichend ist.
Im Kopfbereich 26 des Rohrturmbauwerks 1 ist auf die entspre¬ chende Kante 7 der Außenhülle 2 ein Verbindungsflansch 27 aufgesetzt. Der Verbindungsflansch 27 besitzt einen Außendurchmesser, der dem Außendurchmesser der Außenhülle 2 entspricht, und einen Innendurchmesser, der dementsprechend geringer ist. Zudem verfügt der Verbindungsflansch 27 über eine Lochreihe 28, durch welche das Rohrturmbauwerk 1 mit weiteren Rohrturmbauwerken 1 oder einer an sich bekannten Windenergieanlagen- turmkonstruktion verbundbar ist.
Dementsprechend erstreckt sich der Flansch 27 von einer Außenfläche der Außenhülle 2 nach innen und ist an der Außenhülle 2 über die Kante 7 auf Stoß verschweißt. Durch die etwas geringere Höhe der Stahlblechbänder 5 gegenüber den Stahlblechbändern 4, ist die Innenhülle von dem
Flansch axial etwas beabstandet, sodass die entsprechende Mon¬ tage des Verbindungsflanschs mit einem anderen Verbindungs¬ flansch erfolgen kann und die Unterseiten der Lochreihen je- weils so zugänglich sind, dass entsprechende Schrauben oder Schließringbolzen gesetzt werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (nicht ge- zeigt) sind die Abstandsstege 21 schraubenartig angeordnet, wobei die entsprechenden Abstandsstege jeweils gleichsinnig schraubenartig an der Innenwandung 22 der Außenhülle 2 ange¬ ordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind dementsprechend auch die
Durchbrechungen 24 nicht axial sondern schraubenförmig mit diesen Abstandsstegen 21 korrespondierend ausgebildet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Ab- Standsstege 21 schraubenartig an der Innenseite 22 der Außen¬ hülle 2 angeordnet und verlaufen z. B. in einem Winkel von 45° zur Längsachse, wobei jedoch eine zweite Gruppe von Abstands¬ stegen 21 vorhanden ist, die im gegensinnigen Winkel verlaufend angeordnet sind, sodass sich diese Abstandsstege 21 in Kreuzungsbereichen mit einem Winkel von 90° zueinander treffen und dort z. B. mit entsprechenden Aussparungen ineinanderge- steckt sind oder miteinander verschweißt sind.
Dementsprechend sind die Durchbrechungen 24 an der Innenhülle sowohl in einer Richtung um 45° geneigt schraubenartig ange¬ ordnet (Fig. 15), als auch in die andere Richtung entsprechend geneigt schraubenartig angeordnet.
Bei diesen Ausführungsformen wird eine extrem hohe Stabilität erreicht.
Bei der ersten Ausführungsform und bei der zweiten Ausführungsform kann das Rohrturmbauwerk 1 nach dem Erreichten z. B. zwischen Außenhülle und Innenhülle mit einer Füllung versehen werden. Die Füllung kann hierbei aus Sand, Schwermineralien, Kunststoffen, Kunststoffschäumen, Betonen und dergleichen ausgebildet sein. Die Höhe des Rohrturmbauwerks 1 ist hierbei nicht auf drei aufeinandergeset zte Stahlblechbänder 4 bzw. 5 beschränkt, son¬ dern kann auch deutlich höher sein. Darüber hinaus kann ein Rohrturmbauwerk 1 auch aus mehreren der gezeigten Rohrturmbauwerke 1 ausgebildet sein, die eine Höhe von jeweils 3 Stahl- blechbändern 4 bzw. 5 besitzen. Die Stahlblechbänder 4, 5 können eine gleiche Materialstärke besitzen, z. B. 30 mm, jedoch können auch die Materialstärken variieren, z. B. können die Außenhülle 2 bzw. die die Außenhülle 2 ausbildenden Stahl¬ blechbänder 4 eine Materialstärke von 20-150 mm besitzen, ebenso die Innenhülle 3.
Insbesondere kann die Außenhülle eine Materialstärke von 30 mm besitzen und die Innenhülle eine Materialstärke von 20 mm. Ebenso kann die Materialstärke der Abstandsstege 21 entspre¬ chend variieren und auf die Materialstärke der Außenhülle 2 und Innenhülle 3 abgestimmt sein. Dementsprechend ist dann auch die Breite der Durchbrechungen 24 gewählt. Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass eine Doppelhüllenkonstruktion zur Verfügung gestellt wird, die in sehr einfacher und schneller Weise montiert werden kann und in einem Werk vorgefertigt werden kann, wobei trotz nur teilbereichsweiser Anbindung der Abstandsstege 21 an der Innenhülle 3 eine völlig ausreichende Stabilität erreicht wird.
Die Stabilität des erfindungsgemäßen Rohrturmbauwerks ist da¬ bei so hoch, dass dieses Rohrturmbauwerk in der üblichen Dimensionierung des Fußes eines Windenergieanlagenturmfußes , nämlich 4,3 m, vorgesehen werden kann und somit als hochfester, hochstabiler Unterbauturm mit einer Höhe von bis zu z. B. 30 m unter herkömmliche Windenergieanlagentürme gesetzt werden kann, ohne dass eine besonders breite Bauweise, wie z. B. bei Betontürmen notwendig wäre.
Nichtsdestotrotz kann der Kopfdurchmesser des erfindungsgemäßen Rohrturmbauwerks dem Fußdurchmesser eines herkömmlichen Windenergieanlagenturms entsprechen und sich das Rohrturmbau- werk 1 nach unten konisch verbreitern.
Bezugs zeichen
1 Windenergietürm
2 Außenhülle
3 Innenhülle
4 Stahlblechband
5 Stahlblechband
6 Stoß
7 Kante
8 Stoßnaht
9 Stoßnaht
10 Stoßkante
11 Kante
12 Schweißnaht
13
14 Bauwerksfuß
15 Flansch
16 Außenkante
17 Bohrungsreihe/Lochreihe
18 Innenkante
19 Bohrungsreihe/Lochreihe
20 Fußflansch
20a Lochreihe
21 Abstandssteg/ Steg
22 Innenwandung/ Innenseite
23 Außenseite
24 Durchbrechung
25 Schweißnaht
26 Kopfbereich
27 Verbindungsflansch
28 Lochreihe

Claims

Patentansprüche
Rohrturmbauwerk, insbesondere zur Verwendung als Höhenadapter für Windenergieanlagentürme , wobei das Rohrturmbauwerk
(1) als Doppelhüllenturm ausgebildet ist, mit einer Außenhülle (2) und einer Innenhülle (3), wobei die Außenhülle
(2) und die Innenhülle (3) mit Stegen (21) voneinander be¬ abstandet sind, wobei sich die Stege (21) radial von der Innenseite (22) der Außenhülle (2) zu einer Außenseite (23) der Innenhülle (3) erstrecken und mit der Innenseite (22) der Außenhülle (2) verschweißt sind, wobei korrespondierend und fluchtend zu den Abstandstegen (21) an der Innenhülle
(3) voneinander beabstandete Durchbrechungen (24) vorhanden sind, durch die die Abstandstege (21) mit der Innenhülle (3) verschweißt sind.
Rohrturmbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandstege (21) axial zwischen der Innen- und Außenhülle angeordnet sind.
Rohrturmbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandstege (21) geneigt bzw. schraubenartig ver¬ laufend ausgebildet sind.
Rohrturmbauwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Abstandstegen (21) in einer Richtung geneigt bzw. schraubenartig zwischen der Außenhülle (2) und der Innenhülle (3) angeordnet ist, während eine Anzahl weiterer, zweiter Abstandstege (21) ge¬ gensinnig geneigt bzw. schraubenartig zwischen der Innenhülle (3) und der Außenhülle (2) angeordnet ist.
Rohrturmbauwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen der Außenhülle (2) und der Innenhülle (3) gefüllt ist.
Rohrturmbauwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum zwischen der Außenhülle (2) und der Innenhülle (3) mit Sand, Mineralien, Zement, Beton, Kunst¬ stoffen, Kunststoffschäumen gefüllt ist.
Rohrturmbauwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Mehrzahl von aufei¬ nanderfolgenden, auf Stoß ringförmig geschweißter Stahlblechbänder (4, 5) die jeweiligen an den Stoßkanten (6, 10) gebildeten Schweißnähte (8, 12) bezüglich des Umfangs versetzt zueinander angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Rohrturmbauwerks, insbesondere eines Rohrturmbauwerks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchmesser¬ größere erste äußere Hülle (2) und eine durchmesserkleinere Innenhülle (3) koaxial zu einem zweischaligen oder zweihül- ligen Turm zusammengestellt werden, wobei zwischen der Außenhülle (2) und der Innenhülle (3) Stege (21) angeordnet werden, wobei die Stege an der Innenseite (22) der Außenhülle angeschweißt werden und an der Innenhülle fluchtend mit den Stegen (21) schlitzartige, axial voneinander beab- standete Durchbrechungen (24) vorgesehen sind, durch welche die Stege (21) mit den die Schlitze begrenzenden Kanten verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (2) und die Innenhülle (3) jeweils aus Stahl¬ blechbändern (4, 5) ausgebildet werden, wobei die Stahl- blechbänder an axialen Stoßkanten jeweils kreisringförmig zusammengeführt und dort verschweißt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlblechbänder (4, 5) axial zur Außenhülle (2) bzw. Innenhülle (3) entlang jeweils horizon¬ taler Stoßkanten (7, 11) verschweißt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (2) und die Innenhülle (3) zylindrisch oder konisch ausgebildet werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (21) axial längs verlaufend oder schraubenartig schräg verlaufend angeordnet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Fußbereich des Rohrturmbauwerks (1) an die unterste horizontale Kante der Außenhülle (2) ein Flansch (15) an die entsprechende horizontale Stoßkante (11) angeschweißt ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die Innenhülle (3) ein Fußflansch (20) mit einer unteren Stoßkante (11) eines Stahlblechbands (5) verschweißt ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußflansch (20) eine Mehrzahl von axialen Bohrungen besitzt, die mit axialen Bohrungen (19) des Flansches (15) in Flucht gebracht werden, sodass die Flansche (15, 20) über Bolzen, Schließringbolzen und dergleichen miteinander verbunden werden, sodass die Innenhül- le (3) an der Außenhülle (2), der Flansch (20) auf dem Flansch (15) aufstehend angeordnet wird.
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