DE10212305A1

DE10212305A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Errichten von Türmen aus vorgefertigten Elementen

Info

Publication number: DE10212305A1
Application number: DE10212305A
Authority: DE
Inventors: Alois Wallenberger; Hans-Walter Gross
Original assignee: Walter Bau AG
Current assignee: Dywidag Bau GmbH
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Errichten eines Turms aus vorgefertigten Elementen, bei dem zumindest ein Teil der vorgefertigten Elemente (3, 5) mit Hilfe einer am Turm fortschreitend bewegbaren Montageeinrichtung (4) angehoben und montiert wird. Um die Biegebelastung der Türme beim Aufbau zu verringern, wird die Montageeinrichtung (4) durch ein zur Mittelachse der bereits montierten Elemente (3, 5) im wesentlichen symmetrisches Schreitwerk (19, 20, 21, 22; 57; 64) am Turm bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Errichten eines Turms aus vorgefertigten Elementen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8.
Türme können aus aufeinander montierten und verspannten Stahl- bzw. Stahlbeton- Fertigelementen hergestellt werden. Der Aufbau derartiger Türme wird üblicherweise mit Hilfe entsprechender Mobilkrane durchgeführt. Bei höheren Türmen, z. B. für Windkraftanlagen, ergibt sich allerdings die Problematik, daß auch die Mobilkrane den Turmhöhen entsprechende Abmessungen aufweisen müssen. Dafür sind jedoch große und schwere Mobilkrane erforderlich. Außerdem ist diese Methode mit einem großen logistischen und technischen Aufwand verbunden und stellt auch an den Anlagenstandort hohe Anforderungen.

Aus der DE 197 41 988 A1 ist bereits ein Verfahren und ein Kran zum Aufbau von Windkraftanlagen bekannt, bei denen ein Krangestell mit einem Ausleger zum jeweils obersten, bereits montierten Turmsegment verfahren und in einer bestimmten Höhe an diesem festgelegt wird. Das Aufziehen des Krangestells an den Turmsegmenten erfolgt durch ein Zugseil, das auf eine an dem Krangestell befestigte erste Seilwinde aufgewickelt ist und an seinem Ende einen am obersten Turmsegment arretierbaren Zughaken enthält. Zur Führung des Krangestells an den Turmsegmenten sind an dem Krangestell außerdem zusätzliche Räder, Gleis- oder Raupenketten, Laufbänder oder dgl. angeordnet. An dem Krangestell ist ferner eine zweite Seilwinde für das über den Ausleger geführte Lastseil vorgesehen. Das Krangestell ist mit den gesamten Anbauten bewußt nur auf einer Seite des Turmes angeordnet, damit dessen Eigengewicht dem durch die Turmsegmente beim Hochziehen erzeugten Moment entgegenwirkt. Das bedeutet allerdings, daß der Turm beim vertikalen Verfahren des Krangestells ohne angehängter Last nur einseitig belastet und auf Biegung beansprucht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine weitestgehend automatisierte und wirtschaftliche Errichtung von Türmen bei verringerter Biegebelastung der Türme ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführung werden die unteren vorgefertigten Elemente des Turms mit Hilfe eines am Boden angeordneten Basiserektors und die oberen vorgefertigten Elemente durch die am Turm fortschreitend bewegbare Montageeinrichtung angehoben, die z. B. in Form eines Schreitwerkerektors ausgeführt ist. Von dem am Fundament verankerten Basiserektor können die angelieferten Teile am Fuß des Turmes übernommen und montiert bzw. für den Einsatz des Schreitwerkerektors vorbereitet werden. Wenn der Turm die Hakenhöhe des Basiserektors erreicht hat, kann die weitere Montage der Anlage durch den Schreitwerkerektor übernommen werden. Dazu wird der Schreitwerkerektor auf der Spitze des bereits teilweise errichteten Turms abgesetzt, wo er das Hubseil einer am Fuß des Turms angeordneten Winde führt und positioniert.

Der Schreitwerkerektor ist zweckmäßigerweise mit mehreren vorgefertigten Elementen des Turmes verbunden und verspannt diese form- und kraftschlüssig miteinander. Durch die auf gegenüberliegenden Seiten des Turmes verlaufende Seilführung des Hubseils wird die Einleitung von Biegekräften in den Turm verhindert. Als Sicherheit gegen Kippen dient die Vorspannung des Turmes und die Masse der vom Schreitwerkerektor verspannten vorgefertigten Elemente, welche einen ausreichenden Zentralballast darstellt. Somit wird der Turm nur durch das Gewicht des Schreitwerkerektors und des jeweils folgenden Fertigelements auf Druck beansprucht.

Nach der Fertigstellung eines Turmes kann die gesamte Vorrichtung einfach und schnell abgebaut und für die Montage des nächsten Turmes verwendet werden. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht einen im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden wesentlich schnelleren Aufbau, da verschiedene Arbeitsschritte parallel durchgeführt werden können. Außerdem kann der Aufbau auch bei schlechten Wetterbedingungen durchgeführt werden, wodurch eine hohe Wirtschaftlichkeit gewährleistet ist.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Errichten eines Fertigteilturms mit einem Basiserektor und einem Schreitwerkerektor;
Fig. 2 eine Einzeldarstellung des Basiserektors in einer Seitenansicht und einer Vorderansicht;
Fig. 3 einen Basiserektor mit einem alternativen Schwenkantrieb in einer schematischen Seitenansicht;
Fig. 4 einen Teil des Schreitwerkerektors der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in einer zum Teil geschnittenen Vorderansicht, einer Seitenansicht und einer Draufsicht;
Fig. 5 eine erste Ausführungsform einer Verbindung zwischen dem Schreitwerkerektor und den vorgefertigten Elementen;
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform einer Verbindung zwischen dem Schreitwerkerektor und den Vorgefertigten Elementen;
Fig. 7 eine dritte Ausführungsform einer Verbindung zwischen dem Schreitwerkerektor und den Vorgefertigten Elementen in einer Vorderansicht;
Fig. 8 die in Fig. 7 dargestellte Verbindung in einer Seitenansicht;
Fig. 9 eine vierte Ausführungsform einer Verbindung zwischen dem Schreitwerkerektor und den vorgefertigten Elementen;
Fig. 10 eine fünfte Ausführungsform einer Verbindung zwischen dem Schreitwerkerektor und den vorgefertigten Elementen;
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform eines Schreitwerkerektors in einer Montagestellung an den unteren Turmelementen;
Fig. 12 den in Fig. 5 dargestellten Schreitwerkerektor in einer Montagestellung an den oberen Turmelementen;
Fig. 13 eine über ein Schienensystem am Turm verfahrbare Montageeinrichtung und
Fig. 14 eine Vorrichtung zur Führung der Last.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zum Errichten von Türmen aus vorgefertigten Elementen enthält eine auf einem Fundament 1 montierte Hubeinrichtung 2 zur Montage der unteren vorgefertigten Elemente 3, eine am Turm fortschreitend bewegbare Montageeinrichtung 4 für die Montage der oberen vorgefertigten Elemente 5 und eine auf dem Fundament 1 befestigte Winde 6 zum Anheben der vorgefertigten Elemente mit Hilfe der Montageeinrichtung 4.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht die im folgenden als Basiserektor bezeichnete Hubeinrichtung 2 aus zwei seitlich des Turmfußes auf dem Fundament 1 verankerten telekopierbaren Auslegern, die an der Spitze miteinander verbunden sind. Die beiden Ausleger enthalten jeweils einen um eine Horizontalachse 7 verschwenkbaren unteren Auslegerarm 8 und einen teleskopisch ausfahrbaren oberen Auslegerarm 9. Die unteren Auslegerarme 8 sind in einer auf dem Fundament 1 fest verankerten Halterung 10 angelenkt und durch einen in Fig. 1 gezeigten Stellzylinder 11 verschwenkbar. Die beiden oberen Auslegerarme 9 sind an ihren oberen Enden durch eine Querachse 12 verbunden, auf der ein Rollenkopf 13 in Horizontalrichtung verschiebbar angeordnet ist. Der Rollenkopf 13 enthält eine motorisch angetriebene Winde, die mit einem nicht dargestellten Hubseil ausgestattet ist.
Mit dem vorstehend beschriebenen Basiserektor 2 können die unteren vorgefertigten Elemente 3 des zu errichtenden Turmes in Art eines fest montierten Kranauslegers bis zum Einsatz der am Turm fortschreitenden Montageeinrichtung 4 eingehoben und montiert werden. Die vorgefertigten Elemente 3 können dabei entweder als Vollteile oder auch in geteilter Form geliefert und montiert werden. Der Basiserektor 2 dient allerdings auch als Hilfestellung für sämtliche Umschlagarbeiten beim Materialtransport, für alle Arbeiten im Fundamentbereich, für den Aufbau bzw. Abbau der Montageeinrichtung 4 oder für das Komplettieren von Nabe und Rotorflügeln beim Bau einer Windkraftanlage. Je nach Turmgesamthöhe und Ausführung des Auslegers können mit Hilfe des Basiserektors die unteren Turmelemente bis zu einer Höhe von ca. 30 bis 40 m angehoben und montiert werden. Die Montageeinrichtung 4 kann entweder getrennt oder zusammen mit den Fertigteilen angehoben werden. So kann z. B. mit Hilfe des Basiserektors 2 am Boden ein dreiteiliger Turm aus den ersten mit Aufnahmen für die Montageeinrichtung versehenen oberen Elementen 5 errichtet werden, die Montageeinrichtung 4 an den drei Turmelementen angebracht und diese dann zusammen mit den drei Elementen 5 auf den Turm aus bereits stehenden unteren Elementen 3 aufgesetzt werden. Der Basiserektor 2 kann außerdem alle angelieferten Teile übernehmen und diese für den Vertikaltransport und die Montage durch die am Turm angebrachte Montageeinrichtung 4 vorbereiten. Bei Bedarf können die miteinander verbundenen Ausleger des Basiserektors auch getrennt werden und einzeln arbeiten.
In Fig. 3 ist ein Basiserektor 2 mit einem alternativen Schwenkantrieb gezeigt. Hier sind an dem unteren Auslegerteil 8 der beiden voneinander beabstandeten Ausleger zur Seite vorstehende Stützen 14 mit einer Umlenkrolle 15 vorgesehen. Über diese Umlenkrolle verläuft ein Zugseil 16 eines Seilzuges, der über gesonderte Antriebsrollen 17 der Winde 6 angetrieben wird. Durch entsprechende Drehung der Antriebsrollen 17 kann der Abstand zwischen den Umlenkrollen 15 und den Antriebsrollen 17 über den Seilzug 16 verändert und somit der Ausleger verschwenkt werden. Der übrige Aufbau dieses Basiserektors 2 entspricht der vorstehend beschriebenen Ausführung. Einander entsprechende Teile sind daher auch mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte und im folgenden als Schreitwerkerektor bezeichnete Montageeinrichtung 4 enthält eine teilbare Plattform 18, an deren Unterseite zwei einander gegenüberliegende feste Arme 19 und zwei um 90° dazu versetzte vertikal bewegliche Arme 20 einander gegenüberliegend angeordnet sind. An den von der Plattform 18 vertikal nach unten ragenden Armen 19 und 20 sind jeweils zwei horizontal bewegliche obere und untere Halteelemente 21 bzw. 22 vorgesehen, die in Eingriff mit entsprechenden Aufnahmen an den vorgefertigten Elementen 5 gelangen. Die horizontal bewegbaren Halteelemente 21 bzw. 22 sind in Vertikalrichtung derart beabstandet, daß sie in Aufnahmen an den unteren und oberen dreier übereinander angeordneter Elemente 5 eingreifen. Auf der Plattform 18 ist ein verschwenkbares Portal 23 mit jeweils zwei voneinander beabstandeten seitlich auskragenden Auslegerarmen 24 und zwei entgegengesetzt auskragenden Auslegerarmen 25 montiert. Die fest miteinander verbundenen Auslegerarme 24 und 25 des Portals 23 sind durch einen oder mehrere Stellzylinder 26 verschwenkbar. Zwischen den Auslegerarmen 24 und 25 ist an deren oberen Ende jeweils eine Umlenkrolle 27 bzw. 28 angeordnet. Über diese wird ein Hubseil 29 der durch einen Antrieb 30 drehbaren Winde 6 geführt. Durch die auf gegenüberliegenden Seiten des Turms verlaufende Seilführung des Hubseils 29 ist die Summe aller in den Turm eingeleiteter Momente beim Anheben einer Last nahezu Null. Eine Belastung der vorgefertigten Elemente beschränkt sich auf die Masse des Schreitwerkerektors und die ca. zweifach wirkende Masse des Folgeelements, welche über die acht Halteelemente 21 und 22 gleichmäßig in den Turm eingeleitet wird. Mit Hilfe der Winde 6 besteht außerdem die Möglichkeit, über eine hydraulische Vorspannung den Turm bei unzulässiger Biegebeanspruchung entsprechend zu stützen. Die lichte Weite zwischen den beiden Auslegerarmen 24 ist derart gewählt, das zwischen ihnen das größte zu transportierende Teil hindurchpaßt. Dieses kann z. B. das größte Fertigelement 5 oder auch der Antriebskopf im Falle einer Windkraftanlage sein. Auf der Plattform 18 kann auch noch ein - nicht dargestellter - Hilfskran zum Vertikaltransport von Personen, Werkzeugen, Hilfsgerätschaften und Verbundmaterial angebracht sein.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, greifen die horizontal verstellbaren Halteelemente 22 an den in Vertikalrichtung teleskopisch ausfahrbaren Armen 20 in geeignete Aufnahmen 31 an den vorgefertigten Elementen 5 ein. Auch an den festen Armen 19 sind die Halteelemente 21 zum Eingriff in entsprechende Aufnahmen angeordnet. Die Plattform 18 weist eine Öffnung 32 zum Aufsetzen des nächsten vorgefertigten Elementes auf. Zur vertikalen Verschiebung des Schreitwerkerektors 4 am Turm werden zunächst die Halteelemente 21 an den festen Armen 19 durch entsprechende Horizontalverschiebung außer Eingriff mit den Aufnahmen 31 der vorgefertigten Elemente 5 gebracht, wie dies in der Seitenansicht von Fig. 4 gezeigt ist. Anschließend werden die teleskopierbaren Arme 20 derart aus- oder eingefahren, daß die Plattform um die Höhe eines Fertigelements nach oben bzw. unten verfährt. Dann können die Halteelemente 21 der festen Arme 19 wieder in Eingriff mit den zugehörigen Aufnahmen 31 an den vorgefertigten Elementen 5 gebracht werden. Anschließend können die Halteelemente 22 der teleskopierbaren Arme 20 gelöst werden und die Arme 20 können der Plattform 18 folgen. Nachdem die Halteelemente 22 dann wieder fixiert sind, kann dann ein weiteres vorgefertigtes Element 5 aufgesetzt oder der Schreitwerkerektor 4 für den Abbau weiter nach unten bewegt werden. Die festen und beweglichen Arme 19 und 20 bilden zusammen mit den Halteelementen 21 und 22 ein automatisch steuerbares Schreitwerk, durch das die Plattform 18 mit dem verschwenkbaren Portal 23 am Turm nach oben und unten bewegt werden kann.
Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Schreitwerkerektors 4 können nicht nur die oberen vorgefertigten Elemente 5 des Turms, sondern auch sämtliche an der Turmspitze angeordneten Bauteile einer Windkraftanlage, wie z. B. Antriebskopf mit Generator (power house), Rotor, Flügel oder dgl., angehoben und montiert werden. Der Schreitwerkerektor 4 ermöglicht ein paralleles Ausführen von Montagearbeiten, z. B. ein Einheben eines vorgefertigten Elementes und zeitgleiches Bearbeiten der Fuge des zuvor montierten Teiles in zwei Arbeitsebenen.
Im folgenden werden verschiedene Möglichkeiten für die Verbindung zwischen den Armen 19 und 20 des Schreitwerkerektors 4 und den vorgefertigten Elementen 5 des Turms erläutert.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in das mit einer Bewehrung 33 versehene vorgefertigte Element 5 vier in Umfangsrichtung gleich beabstandete und mit der Bewehrung 33 fest verbundene Kegelhülsen 34 mit einem Innengewinde eingesetzt. In die Kegelhülsen 34 ist ein mit Außengewinde versehener Einschraubkegel 35 eines Haltebolzen 36 eingeschraubt, der an seinem nach außen vorstehenden Ende einen Kugelkopf 37 aufweist. An den Armen 19 und 20 des Schreitwerkerektors 4 sind zum Kugelkopf 37 passende Halterungen 38 mit kugelförmigen Aufnahmen und einer Sicherheitsverriegelung 39 vorgesehen.
Eine Alternative zum automatischen Fixieren des Schreitwerkerektors 4 an den bereits montierten vorgefertigten Elementen 5 des Turms ist in Fig. 6 dargestellt. Auch dort sind in den vorgefertigten Elementen 5 vier in Umfangsrichtung gleich beabstandete und mit der Bewehrung 33 fest verbundene Aufnahmehülsen 40 mit einem zylindrischen Innengewinde angeordnet. An dem Schreitwerkerektor 4 sind horizontal bewegliche Gewindezapfen 41 angeordnet, die durch einen Stellmotor 42 drehbar sind. Durch entsprechende Ansteuerung der Stellmotoren 42 können die mit einem Außengewinde versehenen Gewindezapfen 41 automatisch in die Hülsen 40 eingeschraubt oder aus diesen zum Lösen herausgedreht werden.
In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Alternative zur Verbindung des Schreitwerkerektors 4 mit den vorgefertigten Elementen 5 gezeigt. Auch bei dieser Ausführung sind in den vorgefertigten Elementen 5 vier in Umfangsrichtung gleich beabstandete und mit der Bewehrung 33 fest verbundene radiale Hülsen 40 mit einem zylindrischen Innengewinde vorgesehen. In diese Hülse 40 wird ein sogenannter Einschraubpoller 43 eingeschraubt, der mit einer klauenförmigen Halterung 44 am Ende des Arms 19 bzw. 20 des Schreitwerkerektors 2 in Eingriff gelangt. Der Einschraubpoller 43 hat einen verbreiterten Kopf 45 der von dem klauenförmigen Ende 44 des Arms 19 hintergriffen wird.
In Fig. 9 ist ein Riegelsystem als weitere Alternative zur lösbaren Fixierung des Schreitwerkerektors 4 an den bereits montierten vorgefertigten Elementen 5 gezeigt. Bei dieser Ausführung ist an den Armen 19 bzw. 20 des Schreitwerkerektors 4 ein hakenförmiger Zapfen 46 mit einem unteren Nocken 47 und einem oberen Sicherungsriegel 48 vorgesehen. Die Aufnahmehülsen 49 haben an ihrer Unterseite einen nach oben vorstehenden Ansatz 50 der in der eingeführten Stellung des hakenförmigen Zapfens 46 von dem Nocken 47 hintergriffen wird. Zum Verriegeln wird der hakenförmige Zapfen 46 zunächst horizontal in die Aufnahmehülse 49 eingefahren. Anschließend wird der Zapfen 46 vertikal nach unten verfahren, wobei er den Ansatz 50 der Aufnahmehülse 49 hintergreift. Zur Sicherung gegen ungewolltes Lösen wird dann der Sicherungsriegel 48 in die Aufnahmehülse 49 eingeschoben, wodurch ein Hochfahren des hakenförmigen Endes verhindert wird. Zum Entriegeln muß dann zunächst der Sicherungsriegel 48 herausgeschoben werden, bevor der hakenförmige Zapfen 46 durch Vertikalbewegung nach oben entriegelt und durch anschließendes horizontales Herausfahren gelöst werden kann.
Eine weitere alternative Verbindungsmöglichkeit zwischen dem Schreitwerkerektor 4 und den vorgefertigten Elementen 5 ist in Fig. 10 gezeigt. Dort sind in dem ringförmigen Fertigelement 5 vier in Umfangsrichtung gleich beabstandete durchgehende zylindrische Aufnahmehülsen 51 angeordnet. Das in die Aufnahmehülse 51 einrückbare Halteelement ist in Form eines rohrförmigen Zapfens 52 ausgeführt. An der Außenseite des rohrförmigen Zapfens 52 ist ein umlaufender Anschlagbund 53 vorgesehen, durch den die Einschubbewegung des Zapfens 52 in die Aufnahmehülse 51 begrenzt wird. In dem rohrförmigen Zapfen 52 befindet sich ein horizontal beweglicher Spanndorn 54, der ein konisches Ende 55 aufweist. An der Außenseite des konischen Endes 55 am Spanndorns 54 liegen in Radialrichtung des Zapfens 52 verschiebbare Sicherungsbolzen 56 an, die radial einwärts federbelastet sind. Wenn der Spanndom 54 bei eingeschobenem Zapfen 52 relativ zu diesem nach innen gedrückt wird, werden die Sicherungsbolzen 56 von dem konischen Ende 55 nach außen gedrückt und greifen hinter das innere Ende der Aufnahmehülse 51. In dieser Stellung ist der rohrförmige Zapfen 52 gegen ungewolltes Herausziehen aus der Aufnahmehülse 51 gesichert. Wenn dagegen der Spanndorn 54 herausgezogen wird, geben die dann einwärts bewegten Sicherungsbolzen 56 den Zapfen 52 zum Herausziehen wieder frei.
In den Fig. 11 und 12 ist eine weitere Ausführung eines Schreitwerkerektors 57 gezeigt, bei dem die im Zusammenhang mit Fig. 10 beschriebene Verbindung mit den vorgefertigten Elementen 5 zum Einsatz gelangt. Bei dieser Ausführung sind an der Unterseite einer Plattform 58 vier vertikal nach unten ragende Arme 59 bzw. 60 angeordnet. Die Arme 59 und 60 sind an der Plattform 58 über teleskopierbare Schienen 61 und 62 in Horizontalrichtung verschiebbar angeordnet. Durch diese Verschiebung wird eine Bewegung der Arme 59 und 60 quer zur Turmachse ermöglicht. Die teleskopierbaren Schienen umfassen eine mit der Plattform 58 fest verbundene äußere Schiene 61 und eine in dieser verschiebbare innere Schiene 62, die den Arm 59 bzw. 60 über Rollen 63 verschiebbar führt. An den Armen 59 und 60 sind die vorstehend beschriebenen Rohre 52 zum Eingriff in die entsprechenden Aufnahmehülsen 51 befestigt. Durch die Verschiebbarkeit der inneren Schiene 62, kann der Abstand der Arme 59 und 60 an die veränderlichen Durchmesser der Vorgefertigten Elemente 5 angepaßt werden, wenn der Schreitwerkerektor 57 aus einer in Fig. 11 gezeigten unteren Stellung am Turm in eine gemäß Fig. 12 gezeigte obere Stellung mit geringerem Durchmesser der vorgefertigten Elemente 5 kommt. Die Aufbauten auf der Plattform 58 sind bei dieser Darstellung zur Vereinfachung weggelassen. Auch bei dieser Ausführung sind zwei gegenüberliegende Arme 59 oder 60 teleskopierbar ausgeführt, so daß der Schreitvorgang wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung funktioniert.
In Fig. 13 ist eine alternative Montageeinrichtung 64 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind an der Außenseite der vorgefertigten Elemente 5 vormontierte Führungsschienen 65 mit einer integrierten Zahnstange 66 angebracht. An nach unten ragenden Armen 67 einer Plattform 68 sind mehrere Antriebe angeordnet, die einen Antriebsmotor 69 und ein oder mehrere mit der Zahnstange 66 in Eingriff stehende Antriebsräder 70 umfassen. Die Plattform 68 mit dem nicht dargestellten Aufbau bildet einen Vertikalerektor, der durch das Schienensystem am Turm geführt und fixiert wird. Beim Errichten des Turmes werden die vorgefertigten Elemente 5 mit den vormontierten Schienen aufeinandergesetzt und die einzelnen Schienensegmente werden miteinander verschraubt. Dadurch kann der Turm während der Bauphase verspannt werden.
Fig. 14 zeigt eine Vorrichtung 71 zur Führung der Lasten beim Anheben. Diese Vorrichtung besteht aus zwei gegenüberliegenden Führungsschienen 72, die an der Außenseite der vorgefertigten Turmelemente 5 einander gegenüberliegend angeordnet sind. In den beiden Führungsschienen 72 ist jeweils ein Führungsschuh 73 verschiebbar geführt. An jedem Führungsschuh 73 ist das eine Ende einer Verbindungsstange 74 um einen Zapfen 75 verschwenkbar angelenkt. Das andere Ende der Verbindungsstange 74 ist an einer dafür vorgesehenen Halterung 76 an der Außenseite eines anzuhebenden Turmelements S um einen weiteren Zapfen 77 verschwenkbar angeordnet. Mit Hilfe dieser Führungsvorrichtung können nicht nur die Turmelemente, sondern auch die weiteren Elemente, wie z. B. Generator, Rotor und dgl., bei ihrem Transport geführt werden. Dies hat den großen Vorteil, daß die Lasten auch bei schwierigen Wetterverhältnissen sicher nach oben transportiert werden können und nicht ins Schwingen geraten. Die Vorrichtung zur Führung der Last kann auch als Bühne ausgebildet werden, die für den Materialtransport (Mörtel, Kleinteile etc.) und/oder für den Personentransport geeignet ist.
Im folgenden wird der Verfahrensablauf zur Errichtung eines Turmes am Beispiel der Montage einer Windkraftanlage erläutert.
Zunächst werden die Winde 6 und der Basiserektor 2 auf dem zuvor fertiggestellten Fundament 1 verankert. Nachdem der Basiserektor 2 aufgebaut ist, kann er für sämtliche Umschlagarbeiten beim Materialtransport, für Hilfestellungen bei Arbeiten im Fundamentbereich, beim Zusammenbau des Schreitwerkerektors 4 und für die Hubarbeiten zum Aufbau der ersten vorgefertigten Elemente 3 eingesetzt werden. Dabei können die unteren vorgefertigten Elemente 3 zum einfacheren Transport z. B. in geteilten Segmenten angeliefert und montiert werden. Sobald der durch den Basiserektor 2 aufgebaute Turm eine vorgegebene Höhe erreicht hat, wird am Boden ein aus den drei folgenden vorgefertigten Elementen 5 bestehender kleiner Turm mit Hilfe des Basiserektors 2 errichtet. Dann wird der aus zwei Hälften bestehende Schreitwerkerektor 4 zusammengefügt und auf den am Boden stehenen kleinen Turm aufgesetzt. Die durch den Schreitwerkerektor 4 verspannten Elemente 5 werden durch den Basiserektor 2 anschließend zusammen mit dem Schreitwerkerektor 4 vom Boden angehoben und auf die bereits fertiggestellten Turmelemente aufgesetzt. Die ersten vorgefertigten Elemente 5 können auch mit dem Basiserektor 2 montiert und der zweiteilige Schreitwerkerektor 4 ohne vorgefertigte Elemente 5 aufgesetzt werden. Mit Hilfe des dann ausgefahrenen Basiserektors 2 wird auch das Portal 23 auf die Plattform 18 des Schreitwerkerektors 4 aufgesetzt und dort montiert. Nachdem das Hubseil 29 der Winde 6 mit dem Basiserektor 2 an den Schreitwerkerektor 4 übergeben wurde, kann dann das nächste vorgefertigte Element mit Hilfe des Schreitwerkerektors 4 vom Boden angehoben und auf die bereits montierten Elemente 5 aufgesetzt werden.
Zum Einheben und Montieren des nächsten vorgefertigten Elements 5 werden dann die Halteelemente 21 der beiden fest mit der Plattform 18 verbundenen Arme 19 zunächst gelöst. Dann werden die beiden vertikal verfahrbaren Arme 20 derart ausgefahren, daß sich die Plattform 18 genau um eine Fertigelementhöhe nach oben bewegt. Anschließend werden die Halteelemente 21 der beiden festen Arme 19 wieder in die entsprechenden Aufnahmen 31 an den vorgefertigten Elementen 5 eingefahren. Daraufhin werden die Halteelemente 22 der beiden vertikal beweglichen Arme 20 gelöst und die beiden Arme 29 werden einzeln oder gleichzeitig um eine Fertigelementhöhe in Richtung der Plattform 18 verfahren. Dann werden auch wieder die Halteelemente 22 der beweglichen Arme 20 in die Aufnahmen 31 der vorgefertigten Elemente 5 eingerückt. Nach Abschluß dieses Schreitvorgangs erfolgt eine gleichmäßige Verspannung aller vier Arme 20 und 22, wodurch der Schreitwerkerektor 4 mit dem Turm wieder fest verbunden und zentriert wird. Dann kann das nächste vorgefertigte Element 5 angehoben und aufgesetzt werden. Auch die folgenden oberen Elemente werden auf diese Weise montiert.
Nachdem das letzte vorgefertigte Turmelement 5 montiert wurde, können dann mit Hilfe des Schreitwerkerektors 4 auch die weiteren Teile der Windkraftanlage, wie z. B. der Antriebskopf, die Nabe und die Rotorflügel, angehoben und montiert werden. Hierbei können z. B. die Nabe und die Flügel bereits am Boden in horizontaler Lage montiert und in dieser Stellung auch über den Schreitwerkerektor 4 angehoben werden. Der am Boden vormontierte Rotor kann aber auch mit Hilfe des Basiserektors 2 aufgerichtet und dann in dieser Lage über den Schreitwerkerektor 4 angehoben werden. Nabe und Flügel können aber auch getrennt angehoben und erst an der Spitze des Turmes montiert werden. Nach Beendigung der Montage kann dann der Schreitwerkerektor 4 am Turm fortschreitend nach unten bewegt und demontiert werden. Auch der Basiserektor 2 kann abschließend abgebaut werden und steht dann zusammen mit dem Schreitwerkerektor 4 für den Aufbau eines neuen Turms zur Verfügung.
Das vorstehend beschriebene System beschränkt sich nicht nur auf die Errichtung von Windkraftanlagen, sondern ist auch für den Aufbau anderer schlanker Fertigteilgebäude geeignet, wie z. B. Flughafentower, Funk- und Fernsehtürme.

Claims

1. Verfahren zum Errichten eines Turms aus vorgefertigten Elementen, bei dem zumindest ein Teil der vorgefertigten Elemente (3, 5) mit Hilfe einer am Turm fortschreitend bewegbaren Montageeinrichtung (4) angehoben und montiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung (4) durch ein zur Mittelachse der bereits montierten Elemente (3, S) im wesentlichen symmetrisches Schreitwerk (19, 20, 21, 22; 57; 64) am Turm bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung (4) durch ein Schreitwerk (19, 20, 21 22; 57; 64) mit vertikal verfahrbaren und über Halteelemente (21; 51) mit den vorgefertigten Elementen (5) verbindbaren Armen (19, 59) bewegt wird, die an gegenüberliegenden Seiten des Turms angeordnet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren vorgefertigten Elemente (3) durch eine am Boden montierte Hubeinrichtung (2) und die oberen vorgefertigten Elemente (5) mit Hilfe der Montageeinrichtung (4; 64) angehoben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung (4) mit Hilfe der am Boden angeordneten Hubeinrichtung (2) zusammengebaut und zum Aufsetzen auf die bereits fertig montierten unteren Elemente (3) angehoben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren vorgefertigten Elemente (3) in geteilten Segmenten angeliefert und montiert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der vorgefertigten Elemente (3; 5) durch einen Seilzug (6, 29) mit einer am Boden angeordneten Winde (6) und einem über die Montageeinrichtung (4; 64) geführten Hubseil (29) angehoben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hilfe der Montagevorrichtung (4) angehobenen Elemente (5a) durch eine Lastführungsvorrichtung (71) geführt werden, die an den bereits fertig montierten Elementen (5b) abgestützt wird.

8. Vorrichtung zum Errichten von Türmen aus vorgefertigten Elementen mit einer am Boden angeordneten Hubeinrichtung (2) und einer am Turm fortschreitend bewegbaren Montageeinrichtung (4) zum Anheben und Aufeinandersetzen der vorgefertigten Elemente (3, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung (4) ein zur Mittelachse der vorgefertigten Elemente (3, 5) im wesentlichen symmetrisches Schreitwerk (19, 20, 21, 22; 57, 64) enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreitwerk (19, 20, 21, 22; 57; 64) vertikal verfahrbare und über Halteelemente (21; 51) mit den vorgefertigten Elementen (5) verbindbare Arme (19, 59) enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, das Schreitwerk (19, 20, 21, 22; 57; 64) zwei einander gegenüberliegende feste Arme (19; 59) und zwei um 90° dazu versetzte vertikal bewegliche Arme (20; 60) enthält.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (19, 20; 59, 60) der Unterseite einer Plattform (18; 58) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (59, 60) horizontal verschiebbar an der Plattform (58) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente an den Armen (19, 20) vorgesehene Halterungen (38; 44) zur Aufnahme am vorgefertigten Element (5) befestigter Haltebolzen (36; 43) sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente horizontal bewegbare Zapfen (21, 22; 41; 46; 52) sind, die in entsprechende Aufnahmen (31; 40; 49; 51) in den vorgefertigten Elementen (5) einrückbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreitwerk (64) eine Plattform (68) und mehrere an gegenüberliegenden Seiten des Turm angeordnete Arme (67) enthält, an denen ein oder mehrere motorisch angetriebene Zahnräder (70) zum Eingriff mit vormontierten Zahnstangen (66) an den vorgefertigten Elementen (5) angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung (4) ein verschwenkbares Portal (23) enthält, über das ein durch eine am Boden angeordnete Winde (6) angetriebenes Hubseil (29) zum Anheben der Last geführt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Portal (23) entgegengesetzt auskragende Auslegerarme (24, 25) mit Umlenkrollen (27, 28) für das Hubseil (29) enthält.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine am Boden angeordnete Hubeinrichtung (2) enthält.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (2) zwei telekopierbare Ausleger (9, 10) enthält.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopierbaren Ausleger durch einen Stellzylinder (11) oder einen Windentrieb (15, 16, 17) verschwenkbar sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die anzuhebenden Elemente (5b) über eine Lastführungsvorrichtung (71) an den bereits fertig montierten Elementen (5a) geführt sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastführungsvorrichtung (71) mindestens zwei Verbindungsstangen (74) enthält, die mit ihren einen Ende an den bereits fertig montierten Elementen (5a) geführt und mit ihrem anderen Ende an den anzuhebenden Elementen (5b) angelenkt sind.