DE102012221712A1 - Flange for tower of land-based wind power plant, has flange rings connected with one another by screw connection, and moldings combed with one another in form-fit manner through rotation of flange rings around longitudinal axis of tower - Google Patents

Flange for tower of land-based wind power plant, has flange rings connected with one another by screw connection, and moldings combed with one another in form-fit manner through rotation of flange rings around longitudinal axis of tower Download PDF

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Abstract

The flange has flange rings (5a, 5b) connected with one another by a screw connection and comprising upwardly aligned and downwardly aligned tubular projections (6a, 6b), respectively. Moldings are formed for form-fit fixing of the respective flange rings. The moldings are combed with one another in a form-fit manner through rotation of the flange rings around a longitudinal axis of a tower. One of the moldings forms a groove that runs parallel to a flange plane, where the flange plane lies perpendicular to the longitudinal axis. An independent claim is also included for a method for manufacturing a tower.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flansch für einen Turm einer Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Turm einer Windkraftanlage mit einem erfindungsgemäßen Flansch und ein Verfahren zur Herstellung einer Windkraftanlage.The invention relates to a flange for a tower of a wind turbine according to the preamble of claim 1 and a tower of a wind turbine with a flange according to the invention and a method for producing a wind turbine.

Aus der Praxis des Baus von Windkraftanlagen sind Türme bekannt, bei denen ringförmige Flanschteile an rohrförmige Abschnitte des Turms angeschweißt sind. Mittels der Flanschteile werden die einzelnen Abschnitte der Türme untereinander verbunden oder es erfolgt die Verbindung mit einer Turmbasis oder mit einem Turmkopf. Die Verbindung der Flanschteile erfolgt ausschließlich mittels einer Anzahl von Schraubenbolzen, die Bohrungen in den Flanschteilen durchgreifen und die Flanschteile mittels aufgeschraubten Muttern formschlüssig verbinden.From the practice of building wind turbines, towers are known in which annular flange parts are welded to tubular sections of the tower. By means of the flange parts, the individual sections of the towers are interconnected or it is connected to a tower base or with a tower head. The connection of the flange is done exclusively by means of a number of bolts, pass through the holes in the flange and connect the flange by means of screwed nuts form-fitting.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Flansch anzugeben, der eine einfache Montage einer Windkraftanlage ermöglicht.It is the object of the invention to provide a flange that allows easy installation of a wind turbine.

Diese Aufgabe wird für einen eingangs genannten Flansch erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das formschlüssige Festlegen der Flanschringe mittels Verdrehen ermöglicht den Verzicht auf eine große Anzahl von einzelnen Bauteilen wie Schrauben und Muttern. Es kann eine einfache und zugleich sichere Festlegung der Flanschringe aneinander erfolgen.This object is achieved according to the invention for a flange mentioned above with the characterizing features of claim 1. The positive fixing of the flange rings by means of twisting makes it possible to dispense with a large number of individual components such as screws and nuts. It can be a simple and secure fixing of the flange rings together.

Unter einem formschlüssigen Verkämmen der Ausformungen ist jede zumindest in Richtung der Längsachse wirkende, formschlüssige Blockade zu verstehen. In dem verkämmten Zustand der Ausformungen ist ein Anheben des oberen Flanschrings in Richtung der Längsachse zumindest nicht ohne ein zusätzliches Verdrehen der Flanschringe möglich.Under a positive combing of the formations is to be understood at least in the direction of the longitudinal axis, positive locking. In the combed state of the formations, lifting of the upper flange ring in the direction of the longitudinal axis is at least not possible without additional rotation of the flange rings.

Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung sind die Flanschringe mit dem rohrförmigen Ansatz umlaufend verschweißt. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass die Flanschringe mit dem rohrförmigen Ansatz materialeinheitlich einstückig hergestellt sind. Dies kann zum Beispiel mittels einer spanenden Bearbeitung eines Rohlings, durch ringförmiges Biegen eines Profils oder auf andere Weise erfolgen. An den rohrförmigen Ansatz des Flanschrings kann dann ein weiteres Bauteil wie zum Beispiel ein rohrförmiger Abschnitt des Turms angeschweißt werden.In one possible embodiment of the invention, the flange rings are circumferentially welded to the tubular extension. In a further embodiment of the invention, it may also be provided that the flange rings are made of the same material with the tubular approach in one piece. This can be done for example by means of a machining of a blank, by annular bending of a profile or in some other way. A further component, such as a tubular section of the tower, can then be welded to the tubular extension of the flange ring.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Flanschringe über eine Schraubverbindung miteinander verkämmen, wobei zumindest eine der Ausformungen eine Nut, insbesondere eine Gewindenut, ausbildet, in die ein korrespondierender Vorsprung der anderen Ausformung eingreift. Eine solche Schraubverbindung ermöglicht ein einfaches und sicheres Festlegen der Flanschringe aneinander. Unter einer Gewindenut wird dabei jede Nut verstanden, die durch das Verdrehen der Flanschringe zugleich eine translatorische Bewegung erzwingt.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the flange rings are intermeshed with one another via a screw connection, wherein at least one of the formations forms a groove, in particular a thread groove, into which engages a corresponding projection of the other formation. Such a screw connection allows a simple and secure fixing of the flange rings together. A thread groove is understood to be any groove which simultaneously forces a translational movement by the rotation of the flange rings.

In bevorzugter Weiterbildung verläuft dabei die Nut in einem Winkel zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30° und 60°, gegenüber einer zu der Längsachse senkrechten Flanschebene. Die Steigung der Nut kann insbesondere relativ groß ausgelegt sein, um m Zuge der Montage der großen und schweren Bauteile einen möglichst kleinen Verdrehwinkel zu ermöglichen. Hierdurch wird auch die Gefahr einer Verklemmung der Bauteile im Zuge der Montage verringert.In a preferred embodiment, the groove extends at an angle between 20 ° and 70 °, in particular between 30 ° and 60 °, relative to a vertical plane to the longitudinal axis of the flange. The slope of the groove can in particular be designed to be relatively large in order to allow the smallest possible angle of rotation in the course of the assembly of the large and heavy components. As a result, the risk of jamming of the components during assembly is reduced.

Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine der Ausformungen eine Nut ausbildet, die zumindest abschnittsweise parallel zu einer zu der Längsachse senkrechten Flanschebene verläuft. Hierdurch kann ein reibungsarmes Verdrehen und ein Verkämmen nach Art eines Bajonett-Verschlusses realisiert werden.In an alternative or supplementary embodiment of the invention, it is provided that one of the formations forms a groove which runs at least in sections parallel to a flange plane perpendicular to the longitudinal axis. As a result, a low-friction twisting and combing in the manner of a bayonet closure can be realized.

Allgemein ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das formschlüssige Verkämmen der Flanschringe mittels einer definierten Trajektorie eines Punktes auf dem ersten Flanschring erfolgt, wobei eine translatorische Bewegung des Punktes in Richtung der Längsachse und eine rotatorische Bewegung des Punktes um die Längsachse erfolgt. Die Trajektorie kann so ausgebildet sein, dass die rotatorische Bewegung und die translatorische Bewegung zumindest abschnittsweise überlagert sind und gleichzeitig stattfinden. Alternativ hierzu kann die Trajektorie aber auch so ausgebildet sein, dass die translatorische und rotatorische Bewegung nacheinander erfolgen.It is generally provided according to the invention that the positive locking combing of the flange rings takes place by means of a defined trajectory of a point on the first flange ring, wherein a translational movement of the point in the direction of the longitudinal axis and a rotational movement of the point about the longitudinal axis. The trajectory can be designed such that the rotational movement and the translatory movement are at least partially superimposed and take place simultaneously. Alternatively, however, the trajectory can also be designed such that the translational and rotational movement take place successively.

Allgemein bevorzugt ist an dem Flansch ein Sperrglied angeordnet, mittels dessen zumindest ein Verdrehen der Flanschringe aus dem formschlüssig verkämmten Zustand blockiert ist. Hierdurch kann die formschlüssig verkämmte Position der Flanschringe auf einfache Weise gesichert werden, wobei das Sperrglied je nach Detailgestaltung nur geringen Kräften standhalten muss.Generally preferred, a locking member is arranged on the flange, by means of which at least one rotation of the flange rings is blocked from the form-lockingly intermeshed state. As a result, the positively interlocked position of the flange rings can be secured in a simple manner, wherein the locking member has to withstand only small forces depending on the detail design.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist es vorgesehen, dass zumindest ein letzter Abschnitt der Verdrehbewegung zum formschlüssigen Verkämmen durch ein Verstemmen der Flanschringe relativ zueinander erfolgt. Diese Verstellung kann zum Beispiel durch Ausüben von Kräften an entsprechenden Ausformungen der Flanschringe wie Vorsprüngen, Bohrungen oder Ähnlichen erfolgen. Die angreifenden relativen Kräfte zwischen den Flanschringen sind dabei überwiegend in Umfangsrichtung gerichtet, um ein hohes Drehmoment zu erzeugen. Die Kräfte können insbesondere durch hydraulische Mittel, Keile und/oder ähnliche Mittel zur Krafteinleitung ausgeübt werden. Zweckmäßig wird dabei über den Umfang der Flanschringe verteilt an mehreren Stellen eine Kraft ausgeübt, um ein Verkanten der Flanschringe zu vermeiden.In a preferred development, it is provided that at least one last section of the rotational movement for positive combing takes place by caulking the flange rings relative to each other. This adjustment can, for example, by exerting forces on corresponding formations of the flange as Projections, holes or the like. The attacking relative forces between the flange rings are directed predominantly in the circumferential direction to produce a high torque. The forces can be exerted in particular by hydraulic means, wedges and / or similar means for introducing force. Expediently distributed over the circumference of the flange rings at several points a force is exerted in order to avoid tilting of the flange rings.

Bei einer allgemein bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste Flanschring den zweiten Flanschring radial nach außen überdeckt. Besonders bevorzugt ist dabei eine Unterkante des ersten Flanschrings umlaufend unterhalb einer Oberkante des zweiten Flanschrings angeordnet. Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, dass kaum Regen oder Schmutz zwischen den Ausformungen bzw. den Flanschringen eindringen kann.In a generally preferred embodiment, it is provided that the first flange surrounds the second flange radially outward. Particularly preferably, a lower edge of the first flange ring is arranged circumferentially below an upper edge of the second flange ring. This achieves a simple way that hardly rain or dirt between the formations or the flange rings can penetrate.

Zur optischen und aerodynamischen Verbesserung kann es allgemein vorgesehen sein, dass die Flanschringe im aneinander festgelegten Zustand eine durchgängig glatte Außenseite aufweisen.For optical and aerodynamic improvement, it can generally be provided that the flange rings in the mutually fixed state have a smooth outer surface.

Zur Optimierung des Aufwandes an Material und zur Verringerung des Gewichts ist es allgemein vorteilhaft vorgesehen, dass eine maximale Dicke der verkämmten Flanschringe in radialer Richtung nicht mehr als das Fünffache, bevorzugt nicht mehr als das Dreifache, einer Dicke des rohrförmigen Ansatzes beträgt. Insbesondere bei einer Herstellung der Flanschringe z. B. mittels spanender Bearbeitung aus rechteckigen Profilen kann hierdurch Material im Vergleich zu Flanschringen nach dem Stand der Technik eingespart werden.To optimize the expense of material and to reduce the weight, it is generally advantageous provided that a maximum thickness of the intermeshed flange rings in the radial direction is not more than five times, preferably not more than three times, a thickness of the tubular extension. In particular, in a production of the flange z. B. by machining of rectangular profiles can thus be saved compared to flange rings according to the prior art material.

Der erfindungsgemäße Flansch betrifft vor allem Großanlagen, weshalb ein bevorzugter Außendurchmesser der Flanschringe wenigstens 3 Meter, bevorzugt wenigstens 4 Meter, beträgt. Es kann sich je nach Anforderungen um eine Offshore-Windkraftanlage oder auch um eine landgestützte Windkraftanlage handeln.Above all, the flange according to the invention relates to large plants, which is why a preferred outside diameter of the flange rings is at least 3 meters, preferably at least 4 meters. Depending on the requirements, it can be an offshore wind turbine or even a land-based wind turbine.

Die Erfindung betrifft zudem einen Turm einer Windkraftanlage, umfassend zumindest einen erfindungsgemäßen Flansch.The invention also relates to a tower of a wind turbine, comprising at least one flange according to the invention.

Der Turm der Windkraftanlage kann auf beliebige Weise ausgebildet sein, zum Beispiel als kreisrunder Rohrturm auf einem landgestützten Fundament oder auch als Offshore-Turm. Ein Fundament eines Offshore-Turms kann in Monopile-Bauweise, in Jacket-Bauweise, in Tripile-Bauweise, in Tripod-Bauweise oder in sonstiger Bauweise ausgebildet sein. Zweckmäßig liegt zumindest ein rohrförmiger Abschnitt vor, der mittels eines erfindungsgemäßen Flansches verbunden ist.The tower of the wind turbine can be designed in any way, for example as a circular pipe tower on a land-based foundation or as an offshore tower. A foundation of an offshore tower can be designed in monopile construction, in jacket construction, in tripile construction, in tripod construction or in any other construction. Appropriately, there is at least one tubular section which is connected by means of a flange according to the invention.

Besonders bevorzugt erfolgt die Verbindung zweier aufeinander folgender rohrförmiger Abschnitte des Turms mittels eines erfindungsgemäßen Flansches. Je nach Anforderungen kann aber auch ein rohrförmiger Abschnitt des Turms mit einer unteren Turmbasis oder mit einem oberen Kopfstück des Turms durch einen erfindungsgemäßen Flansch verbunden sein.Particularly preferably, the connection of two successive tubular sections of the tower takes place by means of a flange according to the invention. Depending on requirements, however, a tubular section of the tower may also be connected to a lower tower base or to an upper head section of the tower through a flange according to the invention.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Turms einer Windkraftanlage, umfassend die Schritte:

  • a. Ortsfestes Positionieren eines unteren Turmteils mit dem zweiten Flanschring, wobei eine Längsachse des Turmteils senkrecht verläuft;
  • b. Positionieren eines oberen Turmteils mit ersten Flanschring oberhalb von dem unteren Turmteil; und
  • c. Absenken des ersten Flanschringes auf den zweiten Flanschring entlang der Längsachse; und
  • d. Verdrehen der Flanschringe relativ zueinander zur Herstellung der formschlüssigen Verkämmung, wobei das Verdrehen gleichzeitig mit Schritt c oder sequentiell nach Schritt c erfolgt.
The invention also relates to a method for producing a tower of a wind turbine according to the invention, comprising the steps:
  • a. Fixed positioning of a lower tower part with the second flange, wherein a longitudinal axis of the tower part is perpendicular;
  • b. Positioning an upper tower portion with a first flange above the lower tower portion; and
  • c. Lowering the first flange on the second flange along the longitudinal axis; and
  • d. Twisting of the flange rings relative to each other for the production of positive interlocking, wherein the twisting takes place simultaneously with step c or sequentially after step c.

Schritt d ist dabei so zu verstehen, dass eine formschlüssige Verkämmung der Flanschringe mittels einer relativen Bewegung der Flanschringe zueinander erfolgt, die sowohl einen rein rotatorischen als auch einen rein translatorischen Anteil aufweist. Diese Bewegungsanteile können je nach einer Zwangsführung der Ausformungen getrennt oder gleichzeitig erfolgen. Bei einem Schraubgewinde erfolgen zum Beispiel rotatorischer Anteil und translatorischer Anteil der Bewegung gleichzeitig und überlagert. Bei bestimmten Bajonettverschlüssen kann zum Beispiel zunächst eine rein translatorische Bewegung erfolgen, bei der die zu verbindenden Teile in einer axialen Richtung ineinander gesteckt werden, wonach durch eine rein rotatorische Bewegung eine formschlüssige Verriegelung erfolgt. Es sind auch Ausführungen möglich, bei denen rotatorische und translatorische Bewegungen in überlagerter sowie in reiner Form vorliegen.Step d is understood to mean that a positive interlocking of the flange rings takes place by means of a relative movement of the flange rings to each other, which has both a purely rotational and a purely translational component. These motion components can be separated or simultaneous, depending on a forced guidance of the formations. In the case of a screw thread, for example, the rotational component and the translational component of the movement occur simultaneously and superimposed. In certain bayonet closures, for example, a purely translatory movement can first take place, in which the parts to be joined are inserted into one another in an axial direction, after which a positive locking takes place by a purely rotational movement. Embodiments are also possible in which rotational and translatory movements are superimposed and in pure form.

Bei einer allgemein bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren den Schritt:

  • e. Anbringen einer bevorzugt lösbaren Verdrehsicherung nach dem Herstellen der formschlüssigen Verkämmung.
In a generally preferred development, the method comprises the step:
  • e. Attaching a preferably releasable anti-rotation device after the production of positive interlocking.

Es wird darauf hingewiesen, dass die formschlüssige Verkämmung bevorzugt als lösbare Verbindung ausgebildet ist, um den Turm nach einer Gebrauchszeit mit einem minimalen Aufwand demontieren zu können. Hierzu kann insbesondere die Verdrehsicherung lösbar ausgebildet sein. Es kann sich alternativ aber auch um eine dauerhafte Verbindung wie z. B. eine Verschweißung handeln. falls zum Beispiel Sicherheitsgründe dies erfordern.It should be noted that the positive interlocking is preferably designed as a releasable connection in order to dismantle the tower after a period of use with minimal effort. For this purpose, in particular, the rotation can be releasably formed. It may alternatively but also to a permanent connection such. B. act a weld. if, for example, security reasons require it.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen. Further advantages and features of the invention will become apparent from the embodiment described below and from the dependent claims.

Nachfolgend werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.Hereinafter, several preferred embodiments of the invention will be described and explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Turms einer Windkraftanlage. 1 shows a schematic view of a tower of a wind turbine according to the invention.

2 zeigt eine räumliche Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Flansches. 2 shows a spatial representation of a first embodiment of a flange according to the invention.

3 zeigt eine Schnittansicht des Flansches aus 2. 3 shows a sectional view of the flange 2 ,

4 zeigt eine Abwandlung des Flansches aus 2 im Zuge eines Verstemmens. 4 shows a modification of the flange 2 in the course of caulking.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Flansches mit einer bajonettartigen Verkämmung. 5 shows a schematic representation of another embodiment of a flange according to the invention with a bayonet-like interlocking.

6 zeigt eine Abwandlung des Flansches aus 5. 6 shows a modification of the flange 5 ,

Die in 1 gezeigte Windkraftanlage ist als landgestützte Windkraftanlage ausgebildet und umfasst einen Turm 1 mit einem Windgenerator 2 an seinem oberen Ende. Der Turm 1 umfasst mehrere übereinander angeordnete Strukturen, unter anderem eine mit einem Fundament verbundene Turmbasis 3 und mehrere rohrförmige Abschnitte 4. Die Strukturen des Turms 1 sind mittels Flanschen 5 miteinander verbunden. Sofern nicht anders bezeichnet, bestehen die nachfolgend beschriebenen Bauteile aus Stahl.In the 1 shown wind turbine is designed as a land-based wind turbine and includes a tower 1 with a wind generator 2 at its upper end. The tower 1 comprises several structures arranged one above the other, including a tower base connected to a foundation 3 and a plurality of tubular sections 4 , The structures of the tower 1 are by means of flanges 5 connected with each other. Unless otherwise indicated, the components described below consist of steel.

Zumindest einer der Flansche 5 des Turmes 1 ist vorliegend erfindungsgemäß ausgebildet. Dabei kann insbesondere jedes der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele vorliegen. Es können mehrere, bevorzugt sämtliche der Flansche 5 des Turmes gemäß einem oder mehreren der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele ausgebildet sein. Ein Turm mit einem erfindungsgemäßen Flansch kann je nach Anforderungen auch einen oder mehrere Flansche nach dem Stand der Technik aufweisen.At least one of the flanges 5 of the tower 1 is formed according to the present invention. In particular, each of the embodiments described below can be present. There may be several, preferably all, of the flanges 5 the tower may be formed according to one or more of the embodiments of the invention. Depending on the requirements, a tower with a flange according to the invention may also have one or more flanges according to the prior art.

2 zeigt ein erstes Beispiel der Erfindung. Der Flansch 5 umfasst einen ersten, oberen Flanschring 5a und einen zweiten, unteren Flanschring 5b. Die vollständig umlaufenden Flanschringe 5a, 5b sind vorliegend nur als Ausschnitt dargestellt. 2 shows a first example of the invention. The flange 5 includes a first, upper flange ring 5a and a second, lower flange ring 5b , The completely circumferential flange rings 5a . 5b are shown here only as a section.

An die Flanschringe 5a, 5b sind jeweils rohrförmige Ansätze 6a, 6b angeschweißt. Die Flanschringe 5a, 5b bilden vorliegend jeweils untere bzw. obere Abschlüsse von rohrförmigen Abschnitten 4 des Turmes 1.To the flange rings 5a . 5b are each tubular approaches 6a . 6b welded. The flange rings 5a . 5b In the present case, lower and upper terminations of tubular sections respectively form 4 of the tower 1 ,

An den Flanschringen 5a, 5b sind jeweils Ausformungen 7a, 7b ausgebildet, die formschlüssig miteinander verkämmen können. Im Beispiel nach 1 umfassen die Ausformungen des oberen Flanschrings 5a dabei radial nach außen vertiefte Nuten 7a. Der untere Flanschring 5b hat mehrere über die Umfangsrichtung verteilte, radial nach außen vorragende Stege 7b, die zu den Nuten 7a korrespondieren und in diese Eingreifen können.At the flange rings 5a . 5b are each formations 7a . 7b trained, which can interlock positively with each other. In the example below 1 include the formations of the upper flange ring 5a while radially outwardly recessed grooves 7a , The lower flange ring 5b has several distributed over the circumferential direction, radially outwardly projecting webs 7b that to the grooves 7a correspond and can intervene in this intervention.

Die Nuten und Stege sind gegenüber einer zu einer Längsachse A des Turmes senkrechten Flanschebene (waagerechte Ebene bei senkrecht stehendem Turm) um einen Winkel von etwa 45° geneigt. Jedes ineinander greifende Paar von Nuten bildet einen Gewindegang von hoher Steigung aus.The grooves and webs are inclined relative to a plane perpendicular to a longitudinal axis A of the tower flange plane (horizontal plane with vertical tower) by an angle of about 45 °. Each intermeshing pair of grooves form a high pitch thread.

Die rohrförmigen Abschnitte 4 bzw. Flanschringe 5a, 5b aus 1 werdne wie folgt aneinander festgelegt:
Zunächst wird der untere Rohrabschnitt senkrecht aufgestellt und festgelegt, so dass der untere Flanschring 5b in der waagerechten Flanschebene liegt und ortsfest positioniert ist.The tubular sections 4 or flange rings 5a . 5b out 1 are defined as follows:
First, the lower tube section is set up vertically and fixed, so that the lower flange ring 5b lies in the horizontal flange plane and is stationarily positioned.

Nachfolgend wird der obere Rohrabschnitt mit dem nach unten gerichteten Flanschring 5a mittels eines Krans (nicht dargestellt) Ober dem unteren Rohrabschnitt positioniert und langsam abgesenkt. Dabei erfolgt eine genaue Führung, zum Beispiel durch Montagepersonal, bis die Nuten 7a und Stege 7b zueinander ausgerichtet sind und ihre Enden ineinander eingreifen.Below is the upper tube section with the downwardly directed flange ring 5a by means of a crane (not shown) positioned above the lower tube section and slowly lowered. In this case, an accurate guide, for example, by assembly personnel until the grooves 7a and footbridges 7b aligned with each other and their ends intermesh.

Dann erfolgt ein weiteres Absenken des oberen Rohrabschnitts unter gleichzeitigem Verdrehen des Rohrabschnitts und Flanschrings 5a gegenüber dem unteren Flanschring 5b.Then, a further lowering of the upper pipe section takes place while simultaneously rotating the pipe section and flange ring 5a opposite the lower flange ring 5b ,

Das Verdrehen erfolgt gemäß der Steigung der Gewindegänge, die eine Zwangsführung im Zuge der formschlüssigen Verkämmung vorgibt. Ein beliebiger Punkt auf dem oberen Flanschrings 5a folgt dabei einer Trajektorie, die gemäß der durch die Ausformungen 7a, 7b gegebenen Zwangsführung definiert ist.The twisting takes place in accordance with the pitch of the threads, which predetermines a positive guidance in the course of the positive interlocking. An arbitrary point on the upper flange ring 5a follows a trajectory according to the by the formations 7a . 7b given constraint is defined.

In 3 ist eine Schnittansicht der vollständig aneinander festgelegten Flanschringe 5a, 5b gezeigt, so dass eine formschlüssige Verkämmung im Sinne der Erfindung vorliegt. Dabei ist eine Bewegung des oberen Flanschrings 5a senkrecht nach oben durch die formschlüssige Verkämmung der Ausformungen 7a, 7b blockiert.In 3 is a sectional view of the completely adjoining flange rings 5a . 5b shown, so that a positive interlocking according to the invention is present. There is a movement of the upper flange ring 5a vertically upwards through the positive interlocking of the formations 7a . 7b blocked.

Im vorliegenden, ersten Ausführungsbeispiel ist die Trajektorie ein Abschnitt einer Schraubenbewegung mit konstanter Steigung. Dies entspricht der Überlagerung einer translatorischen Bewegung parallel zu der Längsachse A und einer rotatorischen Bewegung entlang eines Kreisumfangs, wobei die Kreisebene senkrecht zu der Längsachse A verläuft. In the present, first exemplary embodiment, the trajectory is a section of a screw movement with a constant pitch. This corresponds to the superposition of a translational movement parallel to the longitudinal axis A and a rotational movement along a circumference of the circle, wherein the circle plane is perpendicular to the longitudinal axis A.

Das Verdrehen des oberen Flanschrings 5a zu dem unteren Flanschring 5b im Zuge der Verkämmung kann angetrieben bzw. aktiv erfolgen oder auch passiv. Zumindest wenn die Steigung der Gewindegänge 7a, 7b so gewählt wird, dass keine Selbsthemmung vorliegt, können die Ausformungen 7a durch die Schwerkraft bedingt entlang der Ausformungen 7b gleiten.The twisting of the upper flange ring 5a to the lower flange ring 5b in the course of the meshing can be driven or active or passive. At least if the pitch of the threads 7a . 7b is chosen so that there is no self-locking, the formations 7a due to gravity along the formations 7b slide.

Weiterhin zeigt das erste Ausführungsbeispiel eine Realisierung eines erfindungsgemäßen Flansches, bei der eine Außenwand 8 des Turmes im Bereich des Flansches 5 durchgängig glatt ausgebildet ist. Die Flanschringe 5a, 5b setzen sich an der Außenwand auf gleichem Radius wie die Außenwände der rohrförmigen Ansätze 6a, 6b fort.Furthermore, the first embodiment shows an implementation of a flange according to the invention, in which an outer wall 8th of the tower in the area of the flange 5 is consistently smooth. The flange rings 5a . 5b sit on the outer wall at the same radius as the outer walls of the tubular projections 6a . 6b continued.

Ein Vorsprung über die Ansätze 6a, 6b erfolgt lediglich radial nach innen. Die rohrförmigen Ansätze 6a, 6b sind vorliegend Abschnitte einer Turmwand außerhalb des Flanschbereiches. Die maximale Dicke DF der verkämmten Flanschringe 5a, 5b in radialer Richtung ist vorliegend nur etwa doppelt so groß wie eine Dicke DR der rohrförmigen Ansätze 6a, 6b.A head start over the approaches 6a . 6b takes place only radially inwards. The tubular approaches 6a . 6b are present sections of a tower wall outside the flange. The maximum thickness DF of the intermeshed flange rings 5a . 5b in the radial direction is in this case only about twice as large as a thickness DR of the tubular projections 6a . 6b ,

Vorliegend überdeckt der erste Flanschring 5a den zweiten Flanschring 5b radial nach außen. Dabei verläuft eine Unterkante 9a des ersten Flanschrings 5a umlaufend unterhalb einer Oberkante 9b des zweiten Flanschrings 5b. Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, dass kaum Regen oder Schmutz zwischen den Ausformungen bzw. den Flanschringen eindringen kann.In the present case, the first flange ring covers 5a the second flange ring 5b radially outward. There is a lower edge 9a of the first flange ring 5a circulating below a top edge 9b of the second flange ring 5b , This achieves a simple way that hardly rain or dirt between the formations or the flange rings can penetrate.

4 zeigt eine Abwandlung des Beispiels aus 1 und 2. Dabei können die Flanschringe 5a, 5b relativ zueinander verstemmt werden, um zumindest einen letzten Abschnitt der Verdrehbewegung mittels einer Antriebskraft zu unterstützen. Hierzu sind in derselben Ebene Paare von Widerlagern 10a, 10b in Form radial nach innen vorragender Blöcke an den Flanschringen 5a, 5b vorgesehen. Das erste Widerlager 10a ist an dem oberen Flansch 5a vorgesehen und das zweite Widerlager 10b an dem unteren Flansch 5b. 4 shows a modification of the example 1 and 2 , The flange rings can 5a . 5b be caulked relative to each other to support at least a last portion of the rotational movement by means of a driving force. For this purpose, pairs of abutments are in the same plane 10a . 10b in the form of radially inwardly projecting blocks on the flange rings 5a . 5b intended. The first abutment 10a is on the upper flange 5a provided and the second abutment 10b on the lower flange 5b ,

Die Widerlager 10a, 10b haben zueinander gerichtete, geneigte Seitenflächen 11, zwischen die ein keilförmiges Werkzeug 12 zur Ausübung einer Antriebskraft der Verstellung eingesetzt werden kann. Das Werkzeug 12 kann mittels eines hydraulischen Antriebs 13 zwischen die Flächen 11 der Widerlager 10a, 10b getrieben werden, um gemäß der in 4 gezeigten Pfeile ein Verstemmen der Flanschringe 5a, 5b in der Drehrichtung zu bewirken.The abutments 10a . 10b have mutually facing, inclined side surfaces 11 , between which a wedge-shaped tool 12 can be used to exercise a driving force of the adjustment. The tool 12 can by means of a hydraulic drive 13 between the surfaces 11 the abutment 10a . 10b be driven in accordance with the in 4 shown arrows caulking the flange rings 5a . 5b to effect in the direction of rotation.

Es versteht sich, dass zweckmäßig mehrere Paare von Widerlagern 10a, 10b über den Umfang des Flansches 5 verteilt vorgesehen sind.It is understood that expediently several pairs of abutments 10a . 10b over the circumference of the flange 5 are provided distributed.

In dem verkämmten Zustand der Flanschringe 5a, 5b kann zudem ein Sperrglied vorgesehen sein, mittels dessen ein Rückdrehen der Flanschringe dauerhaft vermieden werden kann. Ein solches Sperrglied kann zum Beispiel nach Art des keilförmigen Werkzeugs 12 ausgebildet sein, welches in der Darstellung nach 4 zugleich eine formschlüssige Blockade gegen ein Rückdrehen der Flanschringe 5a, 5b ausbildet. Andere Ausformungen eines solchen Sperrgliedes 12 sind denkbar, zum Beispiel eine Verschraubung, eine Verschweißung oder Ähnliches.In the combed state of the flange rings 5a . 5b In addition, a locking member may be provided by means of which a reverse rotation of the flange rings can be permanently avoided. Such a locking member may, for example, in the manner of the wedge-shaped tool 12 be formed, which in the illustration after 4 at the same time a form-fitting blockage against a reverse rotation of the flange rings 5a . 5b formed. Other embodiments of such a locking member 12 are conceivable, for example, a screw, a weld or the like.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die eine Ausformung eine Nut 7b umfasst, die zumindest abschnittsweise parallel zu der Längsachse A verläuft. Die andere Ausformung 7a am oberen Flanschring 5a ist als radial nach außen ragender Vorsprung ausgebildet. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Außenwand des Flansches 5. 5 shows a further embodiment of the invention, in which the one shaping a groove 7b includes, at least partially parallel to the longitudinal axis A. The other shape 7a at the upper flange ring 5a is formed as a radially outwardly projecting projection. 5 shows a plan view of an outer wall of the flange 5 ,

Die Trajektorie eines Punktes auf dem oberen Flanschring 5a im Zuge eines formschlüssigen Verbindens der Flanschringe 5a, 5b folgt zunächst einer senkrechten Linie nach unten, bis die Ausformung 7a am unteren Ende des senkrechten Abschnitts der Nut 7b anschlägt. Nachfolgend erfolgt eine rein rotatorische Bewegung des oberen Flanschrings 5a nach rechts bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Trajektorie ist in ihrem Verlauf auch durch den Pfeil T dargestellt. Die Ausformung 7a bewegt sich dabei waagerecht in eine Hinterschneidung 14 der im Wesentlichen L-förmigen Nut 7b. Hierdurch wird eine formschlüssige Verkämmung in der axialen Richtung hergestellt. Dieser letzte, waagerechte Bewegungsabschnitt verläuft ausschließlich in einer Flanschebene und senkrecht zu der Längsachse A.The trajectory of a point on the upper flange ring 5a in the course of a positive connection of the flange rings 5a . 5b first follows a vertical line down until the formation 7a at the lower end of the vertical portion of the groove 7b strikes. This is followed by a purely rotational movement of the upper flange ring 5a to the right or counterclockwise. The trajectory is also shown by the arrow T in its course. The shape 7a moves horizontally into an undercut 14 the substantially L-shaped groove 7b , As a result, a positive interlocking in the axial direction is produced. This last, horizontal movement section runs exclusively in a flange plane and perpendicular to the longitudinal axis A.

6 zeigt eine Abwandlung des Beispiels aus 5, bei der zunächst ein schräger Verlauf der Trajektorie wie im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt. Danach erfolgt ein rein rotatorischer Abschnitt der Bewegung, bei der der Vorsprung 7a ebenso wie im Beispiel nach 5 in einem waagerechten bzw. rein rotatorischen Bewegungsabschnitt eine Hinterschneidung 13 verbracht wird. Die Trajektorie des Beispiels nach 6 ist ebenfalls als Pfeil T dargestellt. 6 shows a modification of the example 5 , in which initially an oblique course of the trajectory as in the first embodiment takes place. Thereafter, a purely rotational portion of the movement, in which the projection 7a as well as in the example 5 in an horizontal or purely rotational movement section an undercut 13 is spent. The trajectory of the example 6 is also shown as arrow T.

Die Ausformungen 7a, 7b können je nach Anforderungen auch so geformt sein, dass in einem letzten Abschnitt der Bewegung eine definierte, insbesondere eine Rückdrehung hemmende Verspannung der Flanschringe in senkrechter Richtung erzielt wird. Hierzu können die Oberflächen der Ausformungen 7a, 7b, insbesondere zum Beispiel der Hinterschneidungen 13, entsprechende flache Steigungen aufweisen.The formations 7a . 7b can also be shaped according to requirements, that in a last section of the movement a defined, in particular a reverse rotation inhibiting clamping of the flange rings in the vertical direction is achieved. For this purpose, the surfaces of the formations 7a . 7b , in particular, for example, the undercuts 13 , have corresponding flat slopes.

Allgemein sind die Ausführungsbeispiele und mögliche Weiterbildungen einfach realisierbar, wenn die Flanschringe mittels spanender Bearbeitung, zum Beispiel Drehen oder Fräsen, hergestellt werden. Hierdurch ist zudem eine hohe Maßgenauigkeit erzielbar.In general, the embodiments and possible refinements are easy to implement when the flange rings are produced by means of machining, for example turning or milling. As a result, a high dimensional accuracy is also achieved.

Die Merkmale der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können je nach Anforderungen miteinander kombiniert werden.The features of the embodiments described above can be combined with each other as required.

Claims (12)

Flansch für einen Turm einer Windkraftanlage, umfassend einen ersten Flanschring (5a) mit einem nach oben gerichteten, rohrförmigen Ansatz (6a) und einen zweiten Flanschring (5b) mit einem nach unten gerichteten, rohrförmigen Ansatz (6b), wobei jeder der Flanschringe (5a, 5b) zumindest eine Ausformung (7a, 7b) zur formschlüssigen Festlegung der Flanschringe (5a, 5b) aneinander aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (7a) des einen Flanschringes 5a) mit der Ausformung (7b) des anderen Flanschringes (5b) durch ein Verdrehen der Flanschringe (5a, 5b) um eine Längsachse (A) des Turms (1) formschlüssig verkämmt.Flange for a tower of a wind turbine, comprising a first flanged ring ( 5a ) with an upwardly directed, tubular approach ( 6a ) and a second flange ring ( 5b ) with a downwardly directed tubular extension ( 6b ), each of the flange rings ( 5a . 5b ) at least one shaping ( 7a . 7b ) for the positive fixing of the flange rings ( 5a . 5b ) to each other, characterized in that the formation ( 7a ) of a flange ring 5a ) with the shaping ( 7b ) of the other flange ring ( 5b ) by rotating the flange rings ( 5a . 5b ) about a longitudinal axis (A) of the tower ( 1 ) interlocked in a form-fitting manner. Flansch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschringe (5a, 5b) über eine Schraubverbindung miteinander verkämmen, wobei zumindest eine der Ausformungen eine Nut (7a) ausbildet, in die ein korrespondierender Vorsprung (7b) der anderen Ausformung eingreift.Flange according to claim 1, characterized in that the flange rings ( 5a . 5b ) via a screw connection with each other, wherein at least one of the formations a groove ( 7a ) into which a corresponding projection ( 7b ) engages the other shape. Flansch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7a) in einem Winkel zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30° und 60°, gegenüber einer zu der Längsachse (A) senkrechten Flanschebene verläuft.Flange according to claim 2, characterized in that the groove ( 7a ) extends at an angle between 20 ° and 70 °, in particular between 30 ° and 60 °, relative to a flange plane perpendicular to the longitudinal axis (A). Flansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Ausformungen (7a, 7b) eine Nut ausbildet, die zumindest abschnittsweise parallel zu einer zu der Längsachse senkrechten Flanschebene verläuft.Flange according to one of the preceding claims, characterized in that one of the formations ( 7a . 7b ) forms a groove which extends at least in sections parallel to a flange plane perpendicular to the longitudinal axis. Flansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das formschlüssige Verkämmen der Flanschringe (5a, 5b) mittels einer definierten Trajektorie (T) eines Punktes auf dem ersten Flanschring (5a) erfolgt, wobei eine translatorische Bewegung des Punktes in Richtung der Längsachse (A) und eine rotatorische Bewegung des Punktes um die Längsachse (A) erfolgt.Flange according to one of the preceding claims, characterized in that the positive-locking combing of the flange rings ( 5a . 5b ) by means of a defined trajectory (T) of a point on the first flange ring ( 5a ) takes place, wherein a translational movement of the point in the direction of the longitudinal axis (A) and a rotational movement of the point about the longitudinal axis (A). Flansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flansch (5) ein Sperrglied (12) angeordnet ist, mittels dessen zumindest ein Verdrehen der Flanschringe (5a, 5b) aus dem formschlüssig verkämmten Zustand blockiert ist.Flange according to one of the preceding claims, characterized in that on the flange ( 5 ) a blocking member ( 12 ) is arranged, by means of which at least one rotation of the flange rings ( 5a . 5b ) is blocked from the positively interlocked state. Flansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein letzter Abschnitt der Verdrehbewegung zum formschlüssigen Verkämmen durch ein Verstemmen der Flanschringe (5a, 5b) relativ zueinander erfolgt.Flange according to one of the preceding claims, characterized in that at least one last section of the rotational movement for positive combing by caulking the flange rings ( 5a . 5b ) takes place relative to each other. Flansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flanschring (5a) den zweiten Flanschring (5b) radial nach außen überdeckt, wobei insbesondere eine Unterkante (9a) des ersten Flanschrings (5a) umlaufend unterhalb einer Oberkante (9b) des zweiten Flanschrings (5b) angeordnet ist.Flange according to one of the preceding claims, characterized in that the first flange ring ( 5a ) the second flange ring ( 5b ) radially outwardly covered, wherein in particular a lower edge ( 9a ) of the first flange ring ( 5a ) circumferentially below a top edge ( 9b ) of the second flange ring ( 5b ) is arranged. Flansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Dicke DF der verkämmten Flanschringe (5a, 5b) in radialer Richtung nicht mehr als das Fünffache, insbesondere nicht mehr als das Dreifache, einer Dicke DR des rohrförmigen Ansatzes (6a, 6b) beträgt.Flange according to one of the preceding claims, characterized in that a maximum thickness DF of the intermeshed flange rings ( 5a . 5b ) in the radial direction not more than five times, in particular not more than three times, a thickness DR of the tubular projection ( 6a . 6b ) is. Turm (1) für eine Windkraftanlage, umfassend einen Flansch (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Tower ( 1 ) for a wind turbine, comprising a flange ( 5 ) according to any one of the preceding claims. Verfahren zur Herstellung eines Turms (1) nach Anspruch 10, umfassend die Schritte: a. Ortsfestes Positionieren eines unteren Turmteils mit dem zweiten Flanschring (5b), wobei eine Längsachse (A) des Turmteils senkrecht verläuft; b. Positionieren eines oberen Turmteils mit ersten Flanschring (5a) oberhalb von dem unteren Turmteil; und c. Absenken des ersten Flanschringes (5a) auf den zweiten Flanschring (5b) entlang der Längsachse (A); und d. Verdrehen der Flanschringe (5a, 5b) relativ zueinander zur Herstellung der formschlüssigen Verkämmung, wobei das Verdrehen gleichzeitig mit Schritt c oder sequentiell nach Schritt c erfolgt.Method of constructing a tower ( 1 ) according to claim 10, comprising the steps: a. Stationary positioning of a lower tower part with the second flange ring ( 5b ), wherein a longitudinal axis (A) of the tower part is perpendicular; b. Positioning of an upper tower section with first flange ring ( 5a ) above the lower tower part; and c. Lowering the first flange ring ( 5a ) on the second flange ring ( 5b ) along the longitudinal axis (A); and d. Twisting the flange rings ( 5a . 5b ) relative to each other for producing the positive interlocking, wherein the twisting takes place simultaneously with step c or sequentially after step c. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend den Schritt: e. Anbringen einer insbesondere lösbaren Verdrehsicherung (12) nach dem Herstellen der formschlüssigen Verkämmung.The method of claim 11, comprising the step of: e. Attaching a particular releasable anti-twist device ( 12 ) after producing the positive interlocking.
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