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DE102009000963A1 - Verfahren und Fördermittel zur Montage eines Turms sowie Turmsegment - Google Patents

Verfahren und Fördermittel zur Montage eines Turms sowie Turmsegment Download PDF

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DE102009000963A1
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Abstract

Offenbart ist zunächst ein Verfahren zur Montage eines Turms, wobei ein Turmelement (4) mit einem an einem Stumpf (2) des Turms abgestützten Fördermittel (3) verbunden, zusammen mit dem Fördermittel (3) entlang des Stumpfs (2) gefördert und an einer Spitze (8) des Stumpfs (2) angebracht wird, sodann ein Fördermittel (3) zur Montage eines Turms mit einem Lastaufnahmemittel zur Aufnahme eines Turmelements (4) und schließlich ein Turmsegment (5) für einen Turm. Um einerseits den organisatorischen und gerätetechnischen Aufwand und andererseits die Wetterabhängigkeit der Montage eines Turms zu vermindern, wird vorgeschlagen, dass zunächst das Fördermittel (3) auf einer Außenseite (7) des Stumpfs (2) fährt, sodann das Fördermittel (3) ein Fahrwerk zum Fahren auf einer Außenseite (7) eines Stumpfs (2) des Turms und schließlich das Turmsegment (5) ein an einer Außenseite (7) des Turmsegments (5) angebrachtes, in einer Längsrichtung des Turms verlaufendes Gleis zum Abstützen eines Fördermittels (3) zur Montage des Turms aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Montage eines Turms, wobei ein Turmelement mit einem an einem Stumpf des Turms abgestützten Fördermittel verbunden, zusammen mit dem Fördermittel entlang des Stumpfs gefördert und an einer Spitze des Stumpfs angebracht wird, sodann ein Fördermittel zur Montage eines Turms mit einem Lastaufnahmemittel zur Aufnahme eines Turmelements und schließlich ein Turmsegment für einen Turm.
  • Bei Montage und Wartung von Windkraftanlagen werden mobile Krane eingesetzt, deren Hubhöhe die Bauhöhe der Windkraftanlage überragen muss. Mit dem wachsenden Bedarf nach immer größeren Windkraftanlagen steigen auch die Anforderungen an die Hubhöhe der zu verwendenden Krane. Die Verwendung von auf dem Boden stehenden Kranen ist insbesondere bei großen Hubhöhen auf Zeiten mit mäßiger Windgeschwindigkeit beschränkt – eine Bedingung, die an typischen Standorten für Windkraftanlagen aus nachvollziehbaren Gründen in der Regel unerwünscht ist.
  • Bei der Montage von Windkraftanlagen mit Spezialkranen sind nicht nur Wartezeiten für Personal und Material häufig unvermeidlich: Bei Sturmgefahr müssen zudem bereits aufgebaute Krane demontiert („flachgelegt”) werden. Die Montage wird daher zumeist mit möglichst wenig „Zügen” und am Boden vormontierten (möglichst großen) Baugruppen geplant.
  • Ein Verfahren, ein Fördermittel und Turmsegmente der eingangs genannten Art offenbart beispielsweise DE 197 41 988 A1 : Zur Montage einer Windkraftanlage ist dort ein mobiler Kran vorgeschlagen, der sich an seinem eigenen Seil an der Spitze des bereits aufgestellten Stumpfs anhängt und an diesem emporzieht, dann in einer Zielposition nahe der Spitze an den Stumpf gebunden wird und aus dieser Position das jeweils nächste Turmelement (Turmsegmente, die Gondel und den Rotor) anhebt und auf den Stumpf aufsetzt. So wird gegenüber der ansonsten üblichen Montage mit auf dem Boden stehenden Kranen nicht nur die erforderliche Krangröße signifikant reduziert, sondern auch der Bau eines zusätzlichen Fundaments für den Kran vermieden.
  • Bei der Montage mit derartigen Kranen erfordert die Sicherung der jeweiligen Last nicht nur gut geschultes Personal. Ebenso wie bei Verwendung von auf dem Boden stehenden Kranen – insbesondere bei den typischen Seillängen von 100 m und mehr – ist darüber hinaus die hängende, pendelnde Last des jeweils nächsten Turmelements eine ständige Gefahrenquelle für Personal und Material.
  • Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits den organisatorischen und gerätetechnischen Aufwand und andererseits die Wetterabhängigkeit der Montage eines Turms zu vermindern.
  • Lösung
  • Ausgehend von den bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass das Fördermittel auf einer Außenseite des Stumpfs fährt. Durch die Abkehr von der Verwendung eines Krans ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Länge des Tragseils kein beschränkender Faktor. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Montage einer Windkraftanlage bei deutlich höheren als den derzeit üblichen maximalen Windgeschwindigkeiten, beispielsweise auch bei konstant hohen Winden zur Montage von Offshore-Windkraftanlagen.
  • Vorzugsweise wird im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens das Fördermittel mittels eines an der Spitze verankerten Seilzugs zu der Spitze gezogen. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt so lediglich ein in Längsrichtung des Turms verlaufendes Gleis voraus, an dem das Fördermittel abgestützt wird. (Alternativ kann das Fördermittel auch einen eigenen motorischen Antrieb aufweisen und sich an einer in Längsrichtung des Turms verlaufenden Zahnstange emporziehen.)
  • Im Rahmen eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt zum Anbringen des Turmelements an der Spitze die Verankerung des Seilzugs gelöst und der Seilzug an dem Turmelement wieder verankert. Das erneute Verankern des Seilzugs kann hierbei unmittelbar nach dem Lösen der ersten Verankerung oder erst nach dem Anbringen des Turmelements an der Spitze des Stumpfs erfolgen.
  • Besonders bevorzugt wird zum Anbringen des Turmelements an der Spitze das Fördermittel verankert. Wird das Fördermittel mittels eines Seilzugs an dem Stumpf emporgezogen, dann wird so das Lösen und erneute Verankern des Seilzugs erst möglich. Darüber hinaus sichert das Verankern des Fördermittels die weitere Handhabung des auf der Spitze des Stumpfs anzubringenden Turmelements.
  • Ausgehend von den bekannten Fördermitteln wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass das Fördermittel ein Fahrwerk zum Fahren auf einer Außenseite eines Stumpfs des Turms aufweist. Das erfindungsgemäße Fördermittel ermöglicht die Ausführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens und zeichnet sich gegenüber dem bekannten Stand der Technik durch die dort genannten Vorteile aus.
  • Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Fördermittel einen Anker zum Verankern des Fördermittels an einer Ankereinrichtung des Stumpfs auf. Alternativ kann ein erfindungsgemäßes Fördermittel – wie der bekannte Mobilkran in DE 197 41 988 A1 – an den Stumpf gebunden werden.
  • Besonders bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Fördermittel eine Handhabungseinrichtung zum Anbringen des Turmelements an einer Spitze des Stumpfs auf. Eine solche Handhabungseinrichtung – insbesondere mit einem oder mehreren Greifarmen – ermöglicht die weitere Automation der Montage des Turms.
  • Ausgehend von den bekannten Turmsegmenten wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass das Turmsegment ein an einer Außenseite des Turmsegments angebrachtes, in einer Längsrichtung des Turms verlaufendes Gleis zum Abstützen eines Fördermittels für die Montage des Turms aufweist. Das erfindungsgemäße Turmsegment ermöglicht die Ausführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens und zeichnet sich gegenüber dem bekannten Stand der Technik durch die dort genannten Vorteile aus.
  • Vorzugsweise weist an einem erfindungsgemäßen Turmsegment das Gleis mindestens eine im Wesentlichen der Außenseite zugewandte Lauffläche auf. Das Fördermittel kann sich an einer solchen Lauffläche gegen ein Abkippen von der Außenseite des Turmsegments abstützen.
  • Besonders bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Turmsegment eine Ankereinrichtung zum Verankern eines Ankers des Fördermittels an dem Turmsegment auf.
  • Montage und Wartung einer Windkraftanlage ist unter Verwendung erfindungsgemäßer Verfahren, Fördermittel und Turmsegmente weitgehend witterungsunabhängig. Gegenüber den bekannten Verfahren, insbesondere gegenüber der Verwendung sehr großer Krane sind die einzusetzenden Geräte einfach aufgebaut und leicht zu transportieren und dadurch preiswert in größeren Stückzahlen herstellbar und kurzfristig verfügbar.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen
  • 1a–c die Montage eines Turm nach einem erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 2 ein erfindungsgemäßes Fördermittel
  • 3a einen Profilschnitt eines erfindungsgemäßen Turmsegments und
  • 3b ein Detail des Profilschnitts.
  • Die 1a bis 1c zeigen auf einem Fundament 1 einen Stumpf 2 eines bereits teilweise aus erfindungsgemäßen Turmsegmenten aufgebauten Turms für eine Windkraftanlage, an der ein erfindungsgemäßes Fördermittel 3 angebracht ist. Die Turmsegmente des Stumpfs 2, der Turm und die fertige Windkraftanlage sind nicht dargestellt.
  • 1a zeigt das Fördermittel 3 unmittelbar nach dem Aufnehmen eines weiteren Turmelements 4, hier: eines erfindungsgemäßen Turmsegments 5 von einem nicht dargestellten Tieflader am Fuß 6 des Stumpfs 2, 1b zeigt das Fördermittel 3 während der Fahrt auf der Außenseite 7 des Stumpfs 2 zu dessen Spitze 8 und in 1c wird das Turmsegment 5 auf die Spitze 8 des Stumpfs 2 aufgesetzt.
  • Das in 2 im Detail dargestellte Fördermittel 3 weist ein Fahrwerk 9 auf und eine Handhabungseinrichtung 10 sowie ein in 2 verdecktes, in 3b dargestelltes Führungselement 11. Das Fahrwerk 9 umfasst im Wesentlichen ein Fahrgestell 12 mit vier auf der Außenseite 7 des Stumpfs 2 abrollenden, gummibereiften Stützrädern 13 und ist über ein Seil mit einem an der Spitze 8 des Stumpfs 2 angebrachten Flaschenzug verbunden und an dem Stumpf 2 abgestützt. Das Seil und der vom Fundament 1 aus bediente Flaschenzug sind nicht dargestellt.
  • Die Handhabungseinrichtung 10 besteht im Wesentlichen aus drei mit dem Fahrwerk 9 und untereinander gelenkig verbundenen und elektro-hydraulisch zu bewegenden Segmenten 14, 15. Zur Aufnahme eines Turmelements 4 – also insbesondere eines weiteren Turmsegments 5, einer Gondel oder eines Rotors für die Windkraftanlage – wird das letzte Segment 15 auf das Turmelement 4 abgesenkt und mit diesem mittels eines nicht dargestellten, jeweils speziell angepassten Verbindungselements verbunden. Für die Fahrt zur Spitze 8 des Stumpfs 2 wird das letzte Segment 15 mit dem Turmelement 4 nach oben geschwenkt und – zur Minimierung von Drehmomentlasten auf das Fahrwerk 9 – möglichst nah an die Außenseite 7 des Stumpfs 2 gefahren.
  • Zum Anbringen des Turmelements 4 an der Spitze 8 des Stumpfs 2 werden zunächst die Stützräder 13 blockiert und so das Fördermittel 3 durch die Reibkraft zwischen den Stützrädern 13 und der Außenseite 7 des Stumpfs 2 in einer Zielposition 16 nahe der Spitze 8 verankert. Sodann wird die Verankerung des Flaschenzugs von der Spitze 8 gelöst und das Turmelement 4 mittels der Handhabungseinrichtung 10 über die Spitze 8 geschwenkt und auf der Spitze 8 positioniert. Zuletzt wird der Flaschenzug an der Spitze 17 des neu aufgesetzten Turmelements 4 wieder verankert, die Blockierung der Stützräder 13 wird aufgehoben und das Fördermittel 3 wieder abgelassen.
  • 3a zeigt einen Profilschnitt 18 des erfindungsgemäßen Turmsegments 5. Das Turmsegment 5 weist ein in seiner Längsrichtung (der Längsrichtung des Turms, senkrecht zur Bildebene) verlaufendes Gleis 19 zum Abstützen des Fördermittels 3 auf. Das in 3b im Detail dargestellte Gleis 19 weist auf einem zur Mitte 20 des Profils eingezogenen Abschnitt 21 der Außenseite 7 zwei Laufflächen 22 und an zwei den Abschnitt 21 überkragenden Schienen 23 zwei weitere, der Außenseite 7 zugewandte Laufflächen 24 auf. Zwischen den Laufflächen 22, 24 ist jeweils ein Führungsrad 25 des Führungselements 11 geführt.
  • Das erfindungsgemäße Fördermittel 3 wird auf der Ladefläche eines Lastkraftwagen an den Stumpf 2 herangefahren, stützt sich mittels seiner Handhabungseinrichtung 10 an einer hierfür eingerichteten Aufnahme an dem Lastkraftwagen ab und wird durch Handsteuerung mit dem Fahrwerk 9 auf die Außenseite 7 des Stumpfs 2 positioniert und mit dem Flaschenzug verbunden. Zuletzt werden das Führungselement 11 in das Gleis 19 und die Führungsräder 25 hinter die Schienen 23 gefahren und die Handhabungseinrichtung 10 von dem Lastkraftwagen gelöst. Zum Ende der Arbeiten wird das Fördermittel 3 mit umgekehrtem Ablauf wieder auf den Lastkraftwagen verlegt.
    • 1
    Fundament
    2
    Stumpf
    3
    Fördermittel
    4
    Turmelement
    5
    Turmsegment
    6
    Fuß
    7
    Außenseite
    8
    Spitze
    9
    Fahrwerk
    10
    Handhabungseinrichtung
    11
    Führungselement
    12
    Fahrgestell
    13
    Stützrad
    14
    Segment
    15
    Segment
    16
    Zielposition
    17
    Spitze
    18
    Profilschnitt
    19
    Gleis
    20
    Mitte
    21
    Abschnitt
    22
    Lauffläche
    23
    Schiene
    24
    Lauffläche
    25
    Führungsrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19741988 A1 [0004, 0012]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Montage eines Turms, wobei ein Turmelement (4) mit einem an einem Stumpf (2) des Turms abgestützten Fördermittel (3) verbunden, zusammen mit dem Fördermittel (3) entlang des Stumpfs (2) gefördert und an einer Spitze (8) des Stumpfs (2) angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (3) auf einer Außenseite (7) des Stumpfs (2) fährt.
  2. Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (3) mittels eines an der Spitze (8) verankerten Seilzugs zu der Spitze (8) gezogen wird.
  3. Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anbringen des Turmelements (4) an der Spitze (8) die Verankerung des Seilzugs gelöst und der Seilzug an dem Turmelement (4) wieder verankert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anbringen des Turmelements (4) an der Spitze (8) das Fördermittel (3) verankert wird.
  5. Fördermittel (3) zur Montage eines Turms mit einem Lastaufnahmemittel zur Aufnahme eines Turmelements (4), gekennzeichnet durch ein Fahrwerk (9) zum Fahren auf einer Außenseite (7) eines Stumpfs (2) des Turms.
  6. Fördermittel (3) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch einen Anker zum Verankern des Fördermittels (3) an einer Ankereinrichtung des Stumpfs (2).
  7. Fördermittel (3) nach einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet durch eine Handhabungseinrichtung (10) zum Anbringen des Turmelements (4) an einer Spitze (8) des Stumpfs (2).
  8. Turmsegment (5) für einen Turm, gekennzeichnet durch ein an einer Außenseite (7) des Turmsegments (5) angebrachtes, in einer Längsrichtung des Turms verlaufendes Gleis (19) zum Abstützen eines Fördermittels (3) für die Montage des Turms.
  9. Turmsegment (5) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleis (19) mindestens eine im Wesentlichen der Außenseite (7) zugewandte Lauffläche 24 aufweist.
  10. Turmsegment (5) nach einem der Ansprüche 8 und 9, gekennzeichnet durch eine Ankereinrichtung zum Verankern eines Ankers des Fördermittels (3) an dem Turmsegment (5).
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