| Patentansprüche 1. Fördervorrichtung (27) zur Montage eines Turms (61) mit einem Gleis (19, 48), das in einer Längsrichtung des Turms (61) an einer Außenseite (7, 52) des Turms (61) verläuft und mit einem Fördermittel (3, 26), an dem ein Turmelement (4, 57) lagerbar ist zum Fördern des Turmelements (4, 57) auf dem Gleis (19, 48) von einem Anlieferungsniveau zu einem Montageort an dem Turm (61), gekennzeichnet durch eine Handhabungseinrichtung (10, 29) des Fördermittels (3, 26) zum Aufnehmen des Turmelements (4, 57) von dem Anlieferungsniveau, zum Lagern des Turmelements (4, 57) an dem Fördermittel (3, 26) und zum Positionieren des Turmelements (4, 57) für die Montage an dem Montageort. 2. Fördervorrichtung (27) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (10) mindestens einen Arm aus mehreren untereinander gelenkig verbundenen Segmenten (14, 15, 34, 36, 38) und jeder Arm an einem jeweils freien Ende ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen des Turmelements (4, 57) aufweist. 3. Fördervorrichtung (27) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch genau einen Arm mit drei Segmenten (14, 15, 34, 36, 38). 4. Fördervorrichtung (27) nach einem der Ansprüche 2 und 3, gekennzeichnet durch elektro-hydraulische Antriebe zum Bewegen der Segmente (14, 15, 34, 36, 38). 5. Fördervorrichtung (27) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Seilzug zum Ziehen des Fördermittels (3) zu der Spitze (8) des Stumpfs (2). 6. Fördervorrichtung (27) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (3, 26) einen Anker (45) aufweist zum Verankern des Fördermittels (3, 26) an einer Ankereinrichtung des Stumpfs (2, 53). |
Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung zur Montage eines Turms mit einem Gleis, das in einer Längsrichtung des Turms an einer Außenseite des Turms verläuft und mit einem Fördermittel, an dem ein Turmelement lagerbar ist zum Fördern des Turmelements auf dem Gleis von einem Anlieferungsniveau zu einem Montageort an dem 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. Andererseits sind zur Montage von Türmen aus EP 1 057 770 A2 und DE 102 34 299 B4 gleisgebundene Fördervorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt. Die Fördermittel dieser bekannten Fördervorrichtungen werden auf einem Anlieferungsniveau - typischer Weise das umgebende Bodenniveau am unteren Ende des Turms - mit dem jeweils nächsten Turmelement beladen und fördern dieses zur Spitze des Stumpfs. Die bekannten Fördervorrichtungen erfordern zusätzliche Handhabungseinrichtungen - insbesondere Krane - zum Aufnehmen des Turmelements auf dem Fördermittel.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den organisatorischen und gerätetechnischen Aufwand der Montage eines Turms zu vermindern.
Lösung
Ausgehend von den bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, eine Handhabungseinrichtung des Fördermittels zum Aufnehmen des Turmelements von dem Anlieferungsniveau, zum Lagern des Turmelements an dem Fördermittel und zum Positionieren des Turmelements für die Montage an dem Montageort vorzusehen. Durch die Integration der Handhabungseinrichtung in das Fördermittel sind weitere Handhabungseinrichtungen zur Montage des Turmelements entbehrlich. Vorzugsweise weist die Handhabungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung mindestens einen Arm aus mehreren untereinander gelenkig verbundenen Segmenten und jeder Arm an einem jeweils freien Ende ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen des Turmelements auf. Derartige „Roboterarme" können sehr variabel positioniert werden. Beispielsweise kann ein auf dem
Anlieferungsniveau angeliefertes Turmelement auch aufgenommen werden, wenn es nicht exakt an einer vorgegebenen Stelle steht. So kann eine solche Fördervorrichtung bei der Montage von Offshore- Windanlagen mit Anlieferung der Turmelemente per Schiff zum Einsatz gelangen. Mittels einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung mit einem oder mehreren
Roboterarmen (oder mit einer anderen, hierfür angepassten Handhabungseinrichtung) können nicht nur rohrförmige Teile des Turms selbst zur Spitze eines Stumpf gefördert und dort montiert, sondern auch weitere Turmelemente wie der Generator, ein Getriebe, die Nabe, eine Nabenlagerung waagrecht in eine geschlossen vormontierte Gondel einer Windkraftanlage eingeführt werden. Weiterhin können ebenso außen am Turm anzubauende Turmelemente wie insbesondere Rotorblätter einer Windkraftanlage zum jeweiligen Montageort oder zur Wartung oder Demontage zurück zum Anlieferungsniveau gefördert werden.
Eine erfindungsgemäße Fördervorrichtung kann insbesondere genau einen solchen Arm mit drei Segmenten aufweisen. Eine solche Handhabungseinrichtung zeichnet sich durch minimalen gerätetechnischen Aufwand bei zugleich größtmöglicher Beweglichkeit aus - hydraulische Dreh- und Schwenkantriebe in Verbindung mit hydraulischer Teleskopierbarkeit der Segmente erlauben eine Bewegung der Last translatorisch in und rotatorisch um drei Achsen. Besonders bevorzugt weist eine derart mit einem oder mehreren „Roboterarmen" ausgestattete erfindungsgemäße Fördervorrichtung elektro-hydraulische Antriebe zum Bewegen der Segmente auf. Hydraulische Antriebe sind beispielsweise für schwere Klappenantriebe und für Handhabungseinrichtungen - auch für schwere Lasten bis zu 30 1 - aus der Schmiedetechnik allgemein bekannt. Besonders vorteilhafter Weise weist eine erfindungsgemäße Fördervorrichtung einen Seilzug zum Ziehen des Fördermittels zu der Spitze des Stumpfs auf. Alternativ kann das Fördermittel auch einen eigenen motorischen Antrieb aufweisen und sich an einer in Längsrichtung des Turms verlaufenden Zahnstange emporziehen. Bei der Montage eines Turms mit einer solchen erfindungsgemäßen Fördervorrichtung 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. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Fördermittel einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung einen Anker auf zum Verankern des Fördermittels an einer Ankereinrichtung des Stumpfs. 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. Alternativ kann das Fördermittel - wie der aus DE 197 41 988 Al bekannte Mobilkran - an den Stumpf gebunden werden.
Vorzugsweise weist an dem Stumpf 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.
Montage und Wartung einer Windkraftanlage ist unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung weitgehend witterungsunabhängig. Gegenüber den bekannten Fördervorrichtungen, 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 von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
Fig. la - c die Montage eines Turm mit einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung, Fig. 2 das Fördermittel der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung Fig. 3 a einen Profilschnitt eines Turmsegments und Fig. 3b ein Detail des Profilschnitts,
Fig. 4a - c das Fördermittel einer zweiten erfindungsgemäßen Fördervorrichtung, Fig. 5a - c das Fahrwerk dieses Fördermittels, Fig. 6a - c die Montage eines Turms mit der zweiten Fördervorrichtung und Fig. 7 die zweite Fördervorrichtung im Offshore-Einsatz.
Die Figuren Ia bis Ic zeigen auf einem Fundament 1 einen Stumpf 2 eines bereits teilweise aufgebauten Turms für eine Windkraftanlage, an der ein Fördermittel 3 einer nicht weiter dargestellten ersten erfindungsgemäßen Fördervorrichtung angebracht ist. Die Turmsegmente des Stumpfs 2, der fertige Turm und die fertige Windkraftanlage sind nicht dargestellt.
Figur Ia zeigt das Fördermittel 3 unmittelbar nach dem Aufnehmen eines weiteren Turmelements 4, hier: eines Turmsegments 5 von einem nicht dargestellten Tieflader am Fuß 6 des Stumpfs 2, Figur Ib zeigt das Fördermittel 3 während der Fahrt auf der Außenseite 7 des Stumpfs 2 zu dessen Spitze 8 und in Figur Ic wird das Turmsegment 5 auf die Spitze 8 des Stumpfs 2 aufgesetzt.
Das in Figur 2 im Detail dargestellte Fördermittel 3 weist ein Fahrwerk 9 auf und eine Handhabungseinrichtung 10 sowie ein in Figur 2 verdecktes, in Figur 3 b 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 formschlüssige Verankerung oder Blockierung 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.
Figur 3 a 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 Figur 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 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.
Figuren 4a bis 4c zeigen ein weiteres Fördermittel 26 einer erst in den Figuren 6a bis 6c und 7 vollständig dargestellten, zweiten erfindungsgemäßen Fördervorrichtung 27. Das Fördermittel 26 weist ein Fahrwerk 28 und eine an diesem angebrachte Handhabungseinrichtung 29 auf. Das Fördermittel 26 weist eine Länge 30 von 8.000 mm, eine Breite 31 von 4.303,11 mm, eine Fahrwerksbreite 32 von 2,200 mm und in der in den Figuren 4b und 4c dargestellten Transportstellung eine Höhe 33 von 6.766,05 mm auf.
An dem Fahrwerk 28 des Fördermittels 26 ist als „Mast" der Handhabungseinrichtung 29 ein erstes Segment 34 angebracht. Das erste Segment 34 ist mittels Hydraulikzylindern 35 teleskopier- und schwenkbar. An dem ersten Segment 34 ist als „Ausleger" der Handhabungseinrichtung 29 ein zweites Segment 36 angebracht. Das zweite Segment 36 ist mittels Hydraulikzylindern 37 teleskopier- und an dem ersten Segment 34 drehbar. An dem zweiten Segment 36 ist als „Manipulatorkopf' der Handhabungseinrichtung 29 ein drittes Segment 38 angebracht. Das dritte Segment 38 ist mit einem zangenförmigen
Greifer 39 ausgerüstet. Der Greifer 39 ist mittels nicht dargestellter elektro-hydraulischer Elemente an dem dritten Segment 38 dreh- und schwenkbar. Das dritte Segment 38 ist leicht auswechselbar: So kann die Handhabungseinrichtung 29 einfach je nach Bedarf mit weiteren nicht dargestellten Greif- und Montageelementen bestückt werden. Bei demontiertem Segment 38 weist das Fördermittel 26 eine
Figuren 5a bis 5c zeigen im Detail das Fahrwerk 28 des Fördermittels 26 der zweiten Fördervorrichtung 27. Das Fahrwerk 28 weist einen kastenförmigen Rahmen 41 aus verschweißten Vierkantprofilen auf. An dem Rahmen 41 sind auf jeder Seite drei Radsätze 42 mit je zwei losen Rollen 43, zwei Zahnräder 44 und zwei linear verzahnte Anker 45 angebracht. Antrieb und Arretierung des Fördermittels 26 sind so jeweils vierfach redundant. Die Zahnräder 44 werden mittels unmittelbar auf der Achse 46 angeordneten Hydraulikmotoren 47 angetrieben, die bei Abwärtsfahrt auch eine Energierückgewinnung ermöglichen.
Das in Figur 5 c gezeigte Gleis 48 der zweiten Fördervorrichtung 27 besteht im Wesentlichen aus zwei spiegelbildlich angeordneten Schienen 49. Jede der Schienen 49 weist ein seitlich offenes U-Profil 50 und eine mit diesem verschweißte Zahnstange 51 auf. Die Rollen 43 des Fördermittels 26 laufen in dem U-Profil 50, die Zahnräder 44 in der Zahnstange 51. Zur Verankerung des Fördermittels 26 im Gleis 48 werden die Anker 45 hydraulisch auf die Zahnstange 51 gefahren. Der hydraulische Antrieb der Anker 45 ist ausfallsicher ausgelegt und verankert das Fördermittel 26 im Fehlerfall - bei Ausfall der Hydraulik - im Gleis 48. Die Anker 45 können dann hydraulisch wieder entriegelt und in den Rahmen 41 eingefahren werden.
Figuren 6a bis 6c veranschaulichen wiederum die Montage eines Turms für eine nicht weiter dargestellte Windkraftanlage unter Verwendung der zweiten Fördervorrichtung 27. Auf einer Außenseite 52 des bereits montierten Stumpfs 53 verläuft von dessen Fuß 54 bis zur Spitze 55 das Gleis 48 der Fördervorrichtung 27.
Zur Montage des Turms wird zunächst ein erstes Turmelement und das Fördermittel 26 auf jeweils einem Tieflader angeliefert. Das noch auf dem Tieflader liegende Fördermittel 26 versetzt das erste Turmelement auf ein vorbereitetes Fundament, anschließend hält das Fördermittel 26 an dem Tieflader oder an dem montierten ersten Turmelement fest und versetzt sein eigenes Fahrwerk 28 auf das an dem Turmelement vormontierte Gleis 48. Die Anlieferung und Montage des ersten Turmelements 57 und des Fördermittels 26 im Gleis 48 sind nicht dargestellt.
Figur 6a sowie im Detail Figur 6b zeigen das Fördermittel 26 am Fuß 54 des bereits aus mehreren, nicht einzeln dargestellten Turmelementen montierten Stumpfs 53, während es von einem Tieflader 56 mit dem Greifer 39 ein weiteres Turmelement 57 aufnimmt. Zur Positionierung auf das Turmelement 57 ist das erste Segment 34 der Handhabungseinrichtung 29 aus dem Rahmen 41 des Fördermittels 26 ausgeschwenkt und leicht teleskopiert. Das zweite Segment 36 ist gegenüber dem ersten Segment 34 geringfügig gedreht und gleichfalls teleskopiert, der Greifer 39 greift das Turmelement 57 senkrecht von oben.
Nach Aufnahme des Turmelements 57 werden das erste und das zweite Segment 36 soweit möglich eingefahren, das Turmelement 57 liegt in der in Figur 4c dargestellten Fahrtposition dicht an dem Rahmen 41 an und wird so weiter stabilisiert. In dieser Stellung fördert das Fördermittel 26 das Turmsegment zur Montage an die Spitze 55 des Stumpfs 53.
Figur 7 zeigt die zweite erfindungsgemäße Fördervorrichtung 27 im Offshore-Einsatz zum Austausch eines schadhaften Rotorblattes 58 einer Windkraftanlage 59. Das Fördermittel 26 wird hierzu mit einem Frachter 60 zu dem Windrad gebracht, wo es sein Fahrwerk 28 auf das in der Figur durch den Turm 61 verdeckte Gleis 48 der Fördervorrichtung 27 setzt.
Das Fördermittel 26 weist einen nicht dargestellten, an dem Fahrwerk verankerten Förderkorb für das Bedienpersonal auf. Der Förderkorb kann mittels der Handhabungseinrichtung 29 von dem Fahrwerk abgenommen und ausgeschwenkt werden. Die erfindungsgemäße Fördervorrichtung eignet sich so besonders für die Durchführung von Wartungsarbeiten an der Gondel und zur Inspektion der Rotorblätter.
Figuren sind
Fundament
Stumpf
Fördermittel
Turmelement
Turmsegment
Fuß
Außenseite
Spitze
Fahrwerk
Handhabungseinrichtung
Führungselement
Fahrgestell
Stützrad
Segment
Segment
Zielposition
Spitze
Profilschnitt
Gleis
Mitte
Abschnitt
Lauffläche
Schiene
Lauffläche
Führungsrad
Fördermittel
Fördervorrichtung
Fahrwerk
Handhabungseinrichtung
Länge Breite Fahrwerksbreite Höhe Segment Hydraulikzylinder Segment Hydraulikzylinder Segment Greifer Höhe Rahmen Radsatz Rolle Zahnrad Anker Achse Hydraulikmotor Gleis Schiene U-Profil Zahnstange Außenseite Stumpf Fuß Spitze Tieflader Turmelement Rotorblatt Windkraftanlage Frachter Turm
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