DE202012100446U1

DE202012100446U1 - Stahlturm für Windkraftanlagen

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Publication number: DE202012100446U1
Application number: DE202012100446U
Authority: DE
Original assignee: KGW SCHWERINER MASCHINEN und ANLAGENBAU GmbH; KGW SCHWERINER MASCHINEN- und ANLAGENBAU GmbH
Current assignee: KGW SCHWERINER MASCHINEN und ANLAGENBAU GmbH; KGW SCHWERINER MASCHINEN- und ANLAGENBAU GmbH
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2022-02-10

Abstract

Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren auf einem Fundament (3) stehende, übereinander angeordneten und mittels Flansche (2) miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten (1), wobei um ein Stahlturmsegment (1) ein schalenförmig um das Stahlturmsegment (1) angeordnetes sowie kraft- und formschlüssig befestigtes Übergangselement (6) mit mindestens zwei Turmstützen (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Turmstütze (7) und dem zwischen Fundament (3) und Übergangselement (6) angeordneten Stahlturmsegmenten (1) jeweils ein inneres Fachwerk (8) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahlturm für eine Windkraftanlage (WEA) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Stahltürme für Windkraftanlage werden zur effizienten Ausnutzung von Strömungsgeschwindigkeiten erdnaher Luftschichten eingesetzt.
Die Effizienz von Windkraftanlagen erhöht sich, wenn hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Luftschicht vorliegen, durch die der Rotor in Rotation versetzt wird. Da diese konstanten, hohen Strömungsgeschwindigkeiten mit der Anlagenhöhe von WEA zunehmen, geht das Bestreben dahin, immer höhere Türme für Windkraftanlagen zu entwickeln und zu bauen. Diesem Bestreben sind aber mit üblichen Ausführungsformen von Türmen für Windkraftanlagen Grenzen gesetzt, da die Durchmesser der untersten Turmsegmente deutlich größer als 4 m sein müssten, um die aus höheren Türmen resultierenden größeren Belastungen der Windkraftanlage über den Turm in das Fundament einleiten zu können und dabei gleichzeitig noch vertretbare Blechdicken im Turmfußbereich zu dimensionieren. Derartige Türme sind deshalb jedoch für einen Straßentransport zu den Anlagenstandorten ungeeignet.
Zur Überwindung dieses Problems sind verschiedene Lösungswege bekannt. Einer dieser Lösungswege ist das Abstützen des Turmes, indem durch seitliche Stützen ein Teil der Belastungen des Turmes aufgenommen wird, so dass dieser im unteren Abschnitt kleinere Durchmesser aufweisen kann als ein Turm ohne Stützen.
So ist aus der US 2011/0142682 A1 ein Turm für eine Windkraftanlage bekannt, der abschnittsweise einen Hohlzylinder mit mehreren Stützen aufweist. Dabei wird die Last aus der Windkraftanlage über den Turm, den Hohlzylinder und die seitlichen Stützen in den Untergrund übertragen.
Allerdings hat diese Lösung den Nachteil, dass die Stützen des Turmes nur geringe, durch den anströmenden Wind entstehende Schubkräfte aufnehmen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Stahlturm zu entwickeln, mit dem einerseits Turmhöhen von großer 80 m, vorzugsweise von größer oder gleich 120 m erreicht werden, wobei dessen Stahlturmsegmente für den Straßentransport geeignet sind, und der andererseits mit deren Stützen hohe, durch den anströmenden Wind entstehende Schubkräfte aufnimmt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
Der neue Stahlturm beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Stahlturmes, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren auf einem Fundament stehende, übereinander angeordneten und mittels Flansche miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten, wobei um ein Stahlturmsegment ein schalenförmig um das Stahlturmsegment angeordnetes sowie kraft- und formschlüssig befestigtes Übergangselement mit mindestens zwei Turmstützen angeordnet ist, ist es, dass zwischen jeder Turmstütze und dem zwischen Fundament und Übergangselement angeordneten Stahlturmsegmenten jeweils ein inneres Fachwerk angeordnet ist. Dadurch erreicht der Stahlturm einerseits eine Turmhöhe von größer oder gleich 120 m, wobei die Stahlturmsegmente im Durchmesser maximal 4 m betragen und deshalb für den Straßentransport geeignet sind. Andererseits können die Stützen durch das innere Fachwerk hohe, durch den anströmenden Wind entstehende Schubkräfte, aufnehmen.
Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn zwischen benachbarten Turmstützen jeweils ein äußeres Fachwerk angeordnet ist, weil dadurch die Stabilität des Turmes weiter erhöht wird und die einzelnen Elemente des Fachwerkes dabei leichter ausgelegt werden können. Dadurch verringern sich die Transportaufwände.
Dann ist es auch von Vorteil, wenn das äußere Fachwerk durch Abdeckplatten abgedeckt ist, weil dadurch Windgeräusche, welche durch die Umströmung der Stützen und der Fachwerke durch Luftströmungen entstehen, deutlich gesenkt werden. Zudem können in dem unter der Abdeckung entstehenden Innenraum z. B. eine Versorgungseinheit des Turmes und andere periphere Bauteile vor Vandalismus, Diebstahl und Witterungseinflüssen wirksam geschützt angeordnet werden, für die ansonsten separate Bauwerke erstellt werden müssen, wie z. B. Trafoanlagen.
Der neue Stahlturm soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht,
2: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht in einer ersten Ausgestaltung,
3: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht in einer zweiten Ausgestaltung und
4: Schematische Darstellung des Stahlturmes in einer Seitenansicht in einer dritten Ausgestaltung.
Der neue Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, besteht in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 im Wesentlichen aus mehreren übereinander angeordneten Stahlturmsegmenten 1, welche einen Außendurchmesser von maximal ca. 4 m aufweisen sowie über ihre Flansche 2 form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dabei ist das unterste Stahlturmsegment 1 auf ein Fundament 3 aufgestellt und an diesem Fundament 3 befestigt. Auf dem obersten Stahlturmsegment 1, in vorzugsweise Höhen von größer 100 m, ist ein in vertikaler Achse drehbar gelagertes Kopfelement 4 (Gondel) mit einem in dem Kopfelement 4 integrierten Generator und einem Rotor 5 mit horizontaler Achse angeordnet.
Des Weiteren weist der neue Stahlturm ein Übergangselement 6 auf, welches schalenförmig, in ca. 50 m Höhe, um das Stahlturmsegment 1 angeordnet sowie kraft- und formschlüssig an diesem Stahlturmsegment 1 befestigt ist. An diesem Übergangselement 6 sind drei Turmstützen 7 befestigt, welche jeweils auf ein weiteres Fundament 3 aufgestellt sind.
Zu diesem Ausführungsbeispiel ist es denkbar, dass das Übergangselement 6 drei Turmstützen 7 aufweist, die über den Umfang des Übergangselementes 6 zueinander in einem Winkel von 120° verteilt angeordnet sind. Ebenso ist es auch denkbar, das Übergangselement 6 ein- oder mehrteilig auszuführen.
In einer ersten Ausgestaltung gemäß der 2 ist zwischen jeder Turmstütze 7 und den zwischen Fundament 3 und Übergangselement 6 angeordneten Stahlturmsegmenten 1 jeweils ein inneres Fachwerk 8 angeordnet.
In einer zweiten Ausgestaltung gemäß der 3 ist zusätzlich zwischen benachbarten Turmstützen 7 jeweils ein äußeres Fachwerk 9 angeordnet.
In einer dritten Ausgestaltung gemäß der 4 ist das äußere Fachwerk 9 durch mehrere Abdeckplatten 10 eingehaust.
Bezugszeichenliste

1: Stahlturmsegment
2: Flansch
3: Fundament
4: Kopfelement
5: Rotor
6: Übergangselement
7: Turmstütze
8: inneres Fachwerk
9: äußeres Fachwerk
10: Abdeckplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0142682 A1 [0005]

Claims

Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren auf einem Fundament (3) stehende, übereinander angeordneten und mittels Flansche (2) miteinander verbundenen Stahlturmsegmenten (1), wobei um ein Stahlturmsegment (1) ein schalenförmig um das Stahlturmsegment (1) angeordnetes sowie kraft- und formschlüssig befestigtes Übergangselement (6) mit mindestens zwei Turmstützen (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Turmstütze (7) und dem zwischen Fundament (3) und Übergangselement (6) angeordneten Stahlturmsegmenten (1) jeweils ein inneres Fachwerk (8) angeordnet ist.
Stahlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Turmstützen (7) jeweils ein äußeres Fachwerk (9) angeordnet ist.
Stahlturm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Fachwerk (9) durch Abdeckplatten (10) abgedeckt ist.
Stahlturm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangselement (6) drei Turmstützen (7) aufweist, die über den Umfang des Übergangselementes (6) zueinander in einem Winkel von 120° verteilt angeordnet sind.