DE102004044320A1

DE102004044320A1 - Gitterturm für Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102004044320A1
Application number: DE102004044320A
Authority: DE
Inventors: Hermann R Oehme
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-03-30

Abstract

Gitterturm mit mindestens drei Eckstielen, wobei mindestens ein Eckstiel aus mindestens zwei in Längsrichtung im Bereich ihrer Enden miteinander verbundenen Eckstielabschnitten besteht, wobei an den Enden der Eckstielabschnitte jeweils ein Flansch angeordnet ist und die Eckstiele über die Flansche miteinander verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gitterturm für eine Windenergieanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Gittertürme weisen in der Regel drei oder vier Eckstiele auf. Die Eckstiele eines Gitterturms sind über ein oder mehrere Fundamente im Boden verankert. Weiterhin weisen bekannte Gittertürme eine Vielzahl von Verstrebungen auf, die zur Verstärkung der Eckstiele zwischen zwei Eckstielen angeordnet und mit diesen verbunden sind.
In Längsrichtung bestehen bekannte Eckstiele aus mehreren Eckstielabschnitten, die im Bereich ihrer Enden miteinander verbunden sind. Bei bekannten Gittertürmen werden die Enden der Eckstielabschnitte über Laschen miteinander verbunden, wobei eine Lasche so ausgebildet ist, daß sie sich parallel zu der Längsrichtung des Eckstiels über die beiden miteinander zu verbindende Enden zweier Eckstielabschnitte erstreckt und jeweils über im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung ausgerichtete Schraubenverbindungen an den beiden Enden befestigt ist.
Der Nachteil der bekannten Laschenverbindungen ist, daß die Laschen mit den Eckstielabschnitten durch eine vorgespannte Paßschraubenverbindung verbunden werden müssen, um ein Gleiten zwischen den Laschen und den Eckstielabschnitten zu vermeiden, so daß eine Kraftübertragung quer zur Schraubenachse durch Reibschluß zwischen den Bauteilen erreicht wird.
Für eine Paßschraubenverbindung müssen die in den Laschen und den Eckstielabschnitten vorgesehenen Durchgangsbohrungen exakt übereinander passen. Zudem handelt es sich bei den Durchgangsbohrungen um Paßbohrungen, die eine sorgfältige Bearbeitung erfordern. Aufgrund dieser Anforderungen ist die Herstellung der Laschen und Eckstiele in Bezug auf die Paßbohrungen sehr kostenintensiv. Weiterhin müssen die Bohrungen häufig während der Montage des Gitterturms noch nachbearbeitet werden, um überhaupt eine Paßschraubenverbindung herstellen zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Gitterturm mit Eckstielen zu schaffen, dessen Eckstielabschnitte in einfacher und kostengünstiger Weise miteinander verbindbar sind.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem Gitterturm, der die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Der Gitterturm gemäß Anspruch 1 weist mindestens drei Eckstiele auf, wobei mindestens ein Eckstiel aus mindestens zwei in Längsrichtung im Bereich ihrer Enden miteinander verbundenen Eckstielabschnitten besteht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß an den Enden der Eckstielabschnitte jeweils ein Flansch angeordnet ist und die Eckstiele über die Flansche miteinander verbunden sind.
Bei den Flanschen handelt es sich um im wesentlichen senkrecht zu den Eckstielabschnitten ausgerichtete Platten mit im wesentlichen parallel zu der Achse des Eckstiels ausgerichteten Durchgangslöchern, durch die Schrauben gesteckt und mit einer Schraubenmutter angezogen werden.
Bei dieser Schraubenanordnung werden die Schrauben nur auf Zug belastet. Dies hat den Vorteil, daß für die Schraubenverbindung keine besondere Schraubenart wie z. B. Paßschrauben verwendet werden müssen, sondern daß Standardschrauben einsetzbar sind.
Da, wie eben bereits erwähnt, für die Flanschverbindungen keine Paßschrauben erforderlich sind, müssen auch die Durchgangslöcher nicht besonders bearbeitet werden. Bei Bedarf ist es sogar möglich, daß die Durchgangslöcher vor Ort in beide Flansche gleichzeitig gebohrt werden.
Zusammenfassend kann daher gesagt werden, daß der erfindungsgemäße Gitterturm den Vorteil aufweist, daß die Enden der Eckstielabschnitte aufgrund der Flansche sehr viel einfacher und kostengünstiger zu montieren sind. Dies bietet den Vorteil, daß der Gitterturm insgesamt sehr viel kostengünstiger wird, was sich wiederum auf die Gesamtkosten der Windenergieanlage vorteilhaft aufweist, da der Turm einen hohen Kostenfaktor an den Gesamtkosten der Windenergieanlage darstellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Verbindung eines Flansch mit dem Ende eines Eckstielabschnitts mittels Schweißen hergestellt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Gitterturm mindestens einen Eckstielabschnitt auf, der als Hohlprofil ausgebildet ist, wobei die Enden des Eckstielabschnitts offen sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Flansch eine bei Anordnung an dem Eckstielabschnitt mit dem offenen Ende des Eckstielabschnitts fluchtende Aussparung auf, die ein Setzen einer inneren Schweißnaht zur Verbindung des Eckstielabschnitts mit dem Flansch ermöglicht.
Ein Flansch für einen erfindungsgemäßen Gitterturm kann über ein spanendes Fertigungsverfahren, z. B. durch Fräsen oder Drehen hergestellt werden. Ein solcher Flansch kann aber auch z. B. aus einer Stahlplatte gebrannt werden. Anschließend werden die erforderlichen Durchgangslöcher in die Flanschplatten gebohrt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein Flansch für einen erfindungsgemäßen Gitterturm aber auch ein Gußteil sein, wobei es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft ist einen Flansch aus Stahlguß herzustellen, da Stahlguß den Vorteil bietet, daß es sich dabei um schweißbares Material handelt.
Die Herstellung der Flansche als Gußteil bietet unter anderem den Vorteil, daß die Gußform so gestaltet sein kann, daß die Durchgangslöcher bereits mit vorgesehen sein könnenn, so daß anschließend evtl. nur noch geringfügige Nacharbeiten der Durchgangslöcher notwendig sind und auf diese Weise Zeit bei der Herstellung der Flansche und damit Herstellungskosten eingespart werden können.
Die Herstellung des Flansches als Gußteil bietet weiterhin den Vorteil, daß die Gußform so ausgebildet sein kann, daß gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mindestens ein Flansch einen Anschlußstutzen aufweist, an den das Ende eines Eckstielabschnittes angeordnet ist.
Die Belastung durch ein Biegemoment nimmt bekanntermaßen vom Übergangsbereich Eckstiel/Flansch zur Mitte des Eckstiels ab. Durch das Vorsehen eines Flansches mit vergossenen Anschlußstutzen erfolgt eine Verbindung des Eckstiels mit dem Flansch nicht mehr in dem Bereich, in dem relativ große Biegemoment vorkommen können, sondern kann in einen Bereich verschoben werden, in dem nur geringere Biegemomente auftreten können.
In dem Bereich, in dem ein großes Biegemoment auftreten kann, werden die auftretenden Lasten durch den Anschlußstutzen und den Flansch aufgenommen, die aus einem Stück gefertigt sind und daher in diesem Bereich keine Schwächung durch evtl. Kerbwirkungen oder durch aufgrund von Schweißvorgängen erzeugte Materialschwächungen aufweisen. Ein mit einem angegossenen Anschlußstutzen versehener Flansch weist somit eine höhere Belastbarkeit in dem Übergangsbereich Eckstiel/Flansch auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein Flansch mindestens einen gerundeten Abschnitt aufweisen, wobei der gerundete Abschnitt vorzugsweise so angeordnet ist, daß der gerundete Abschnitt vom Gitterturm weg nach außen gerichtet angeordnet ist, wodurch vorteilhaft der Windwiderstand in diesen Bereichen reduziert werden kann.
Ein Gitterturm besteht im allgemeinen aus mehreren übereinander angeordneten Schüssen, wobei ein Schuss aus gegenüberliegenden Eckstielabschnitten und den, die Eckstielabschnitte verbindenden Verstrebungen besteht. Ein bekanntes Verfahren zum Aufbau eines Gitterturms sieht vor, daß zunächst die Schüsse montiert und anschließend übereinander z. B. mittels eines Kranes oder einer Hubvorrichtung angeordnet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, den Flansch so auszubilden, daß er zusätzlich auch Mittel aufweist, durch die ein Eckstielabschnitt, ein Eckstiel und/oder ein Schuss eines Gitterturms zu transportiert werden kann, wobei es sich bei den Mitteln vorzugsweise um Vorsprünge handelt, die vom Gitterturm weg nach außen ragend angeordnet sind.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
1: eine Windenergieanlage mit einem erfindungsgemäßen Gitterturm
2: einen Schnitt entlang der Linie X-X dargestellt in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Flanschverbindung
3: einen Schnitt entlang der Linie Y-Y dargestellt in 2
4: einen Schnitt entlang der Linie X-X dargestellt in 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Flanschverbindung
5: einen Schnitt entlang der Linie Y'-Y' dargestellt in 4
In der 1 ist eine Windenergieanlage 1 mit einem Gitterturm 2 dargestellt. Auf dem Gitterturm 2 ist eine Gondel 3 angeordnet, an der drehbar eine Rotornabe 4 mit drei Rotorblättern 5 gelagert ist. Der Gitterturm weist vier Eckstiele 6, wobei jeweils zwei Eckstiele über Verstrebungen 7 miteinander verbunden sind.
Die 2 zeigt im Schnitt einen Eckstielabschnitt 16 mit einem Flansch 20. Der Flansch ist über mehrere schematisch angedeutete Schraubenverbindungen 21 mit dem darunter angeordneten nicht sichtbaren Flansch verbunden, der wiederum an dem Ende eines anderen, ebenfalls nicht sichtbaren Eckstiels angeordnet ist.
Wie in 1 zu sehen, ist der Flansch an den äußeren Kanten des Gitterturms angeordnet. Um den Windwiderstand durch die Kanten des Flansches zu reduzieren, weist der Flansch des Ausführungsbeispiels einen gerundeten Abschnitt 22 auf.
Die 3 zeigt den Flansch 20, der über Schraubenverbindungen 21 mit einem zweiten Flansch 30 verbunden ist. Bei beiden Flanschen handelt es sich um Gußteile, wobei die Gußteile so gefertigt worden sind, daß die plattenförmigen Flansche 20, 30 jeweils einen Anschlußstutzen 25, 35 aufweisen. Die Anschlußstutzen 25, 35 der Flansche 20, 30 sind jeweils mit einem Ende eines Eckstielabschnittes 16' über Schweißverbindungen verbunden.
Weiterhin weist der Flansch 20 einen Vorsprung 26 auf, in dem mindestens eine Gewindebohrung 27 vorgesehen ist. Über diesen Vorsprung kann z. B. der Eckstiel mit Flansch mittels eines Krans transportiert werden Denkbar wäre aber auch, daß zunächst ein Schuss eines Gitterturms bestehend aus gegenüberliegenden Eckstielabschnitten und den die Eckstielabschnitte verbindenden Verstrebungen montiert wird und der Schuss anschließend in einer Hubvorrichtung angeordndet wird. Die an den Flanschen vorgesehenen Vorsprünge werden dann über in die Gewindebohrungen 27 eingeschraubte Schrauben mit den Hubbrücken der Hubvorrichtung über verbunden und der Schuss kann dann über die Hubvorrichtung angehoben werden. Unter dem angehobenen Schuss wird ein zweiter Schuss angeordnet, der mit dem ersten Schuss verbunden wird. Anschließend wird die Verbindung zwischen den Vorsprüngen der Flansche und den Hubbrücken der Hubvorrichtung gelöst. Sollen noch ein oder mehrere Schüsse montiert werden, kann das oben beschriebene Verfahren beliebig oft wiederholt werden, bis der komplette Gitterturm aufgebaut ist.
Die 4 zeigt einen Eckstielabschnitt 46 der als Hohlprofil ausgebildet ist und dessen offenes Ende auf einem Flansch 40 angeordnet ist. Das Hohlprofil des Eckstielababschnitts 46 besteht aus einem als L-Profil ausgebildeten äußerem Profilteil 47 und einem als L-Profil ausgebildeten innerem Profilteil 48, wobei das innere Profilteil 48 mit dem äußeren Profilteil mittels Schweißen verbunden ist.
Die 5 zeigt wiederum die Verbindung zweier Flansche 40 und 50 über Schraubenverbindungen 21 miteinander, jedoch weisen die Flansche 40 und 50 keinen Anschlußstutzen sondern Aussparungen 49 und 59 auf. Die offenen Enden der Eckstielabschnitte 46 und 56 sind so zu den Aussparungen angeordnet, daß die Enden der Eckstielabschnitte neben äußeren Schweißnähten 60 und 61 von innen über innere Schweißnähte 62 und 63 mit den Flanschen 40 und 50 verbunden werden können.
Die Aussparungen 49, 59 können bei einem Gußteil bereits in der Gußform vorgesehen sein. Bei einem aus einer Stahlplatte hergestellten Flansch können die Aussparungen aber auch durch Ausbrennen hergestellt werden.

Claims

Gitterturm (2) mit mindestens drei Eckstielen (6), wobei mindestens ein Eckstiel (6) aus mindestens zwei in Längsrichtung im Bereich ihrer Enden miteinander verbundenen Eckstielabschnitten (16, 16', 46, 56) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Eckstielabschnitte (16, 16', 46, 56) jeweils ein Flansch (20, 30, 40, 50) angeordnet ist und die Eckstielabschnitte (16, 16', 46, 56) über die Flansche (20, 30, 40, 50) miteinander verbunden sind.
Gitterturm (2) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Flansch (20, 30, 40, 50) als im wesentlichen senkrecht zu den Eckstielabschnitten (16, 16', 46, 56) ausgerichtete Platte ausgebildet ist.
Gitterturm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eines Flansch mit dem Ende eines Eckstielabschnitts mittels Schweißen hergestellt ist.
Gitterturm (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Eckstielabschnitt (46) als Hohlprofil ausgebildet ist, wobei die Enden des Eckstielabschnitts (46) offen sind.
Gitterturm (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flansch (40, 50) eine bei Anordnung an dem Eckstielabschnitt (46, 56) mit dem offenen Ende des Eckstielabschnitts fluchtende Aussparung (49, 59) aufweist, die ein Setzen einer inneren Schweißnaht (62, 63) zur Verbindung des Eckstielabschnitts (46, 56) mit dem Flansch (49, 59) ermöglicht.
Gitterturm (2) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (20, 30, 40, 50) über eine lösbare Verbindung miteinander verbunden sind.
Gitterturm (2) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung als Schraubenverbindung (21) ausgebildet ist.
Gitterturm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Flansch (20, 30, 40, 50) als Gußteil ausgebildet ist.
Gitterturm gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche aus Stahlguß hergestellt sind.
Gitterturm gemäß den beiden vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Flansch (20, 30) zur Verbindung mit dem Ende eines Eckstielabschnittes (16, 16') einen Anschlußstutzen (25, 35) aufweist.
Gitterturm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flansch (20, 40) mindestens einen gerundeten Abschnitt aufweist.
Gitterturm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Flansch Mittel (26, 27) aufweist, durch die ein Eckstielabschnitt, ein Eckstiel und/oder ein Schuss des Gitterturms transportierbar sind.