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Title:
FLANGE CONNECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/100268
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for connecting two flanges, in particular flanges that are attached to segments (spans) of a tower of a wind energy turbine and that interconnect said flanges, the latter being interconnected in a non-positive fit. The invention is based on the fact that a considerable amount of time can be saved if the layer between the flanges no longer has to be applied to one of the flange connection partners at the construction site, but has already been applied previously. In addition, said layer can consist e.g. of thermoplastic material (plastic). This allows a uniform quality of the layer to be guaranteed during its production under controlled conditions, reliably eliminating the risk e.g. of inclusion of foreign material in the layer during treatment in the open air. The layer can also be placed on the contact surface either prior to the transport of the individual sections of a tower, or at the construction site by being removed from its transport packaging and placed on the contact surface, thus saving time. The invention also relates to a method for connecting two flanges, according to which a layer is formed in the vicinity of the connection, said layer being less malleable during a first period prior to connection and a third period after connection than during a second period, which lies between the first and the third period and during which the viscosity of the layer increases.

Inventors:
Wobben, Aloys (Argestrasse 19, Aurich, 26607, DE)
Application Number:
PCT/EP2003/005146
Publication Date:
December 04, 2003
Filing Date:
May 16, 2003
Export Citation:
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Assignee:
Wobben, Aloys (Argestrasse 19, Aurich, 26607, DE)
International Classes:
F03D11/04; E04H12/08; F16B11/00; (IPC1-7): F16B11/00; E04B1/38; E04H12/08; F16B5/02
Foreign References:
DE19639576A1
DE10033845A1
DE19703856A1
Other References:
D. LEHMANN: "Berechnung von L-Flanschen mit unterschiedlichen Kontaktflächen/ Ringflanschnormen nach DIN 4133" STAHLBAU, Bd. 69, Nr. 9, 2000, Seiten 682-687, XP002252238 Ernst & Sohn
See also references of EP 1514029A1
Attorney, Agent or Firm:
Göken, Klaus G. (Eisenführ, Speiser & Partner Martinistrasse 24, Bremen, 28195, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Verfahren zur Verbindung von zwei Flanschen, wobei zwischen beiden Flan schen eine Schicht ausgebildet wird, die in einem ersten Zeitraum vor der Verbin dung und in einem dritten Zeitraum nach der Verbindung weniger verformbar ist als in einem zweiten Zeitraum, wobei der zweite Zeitraum zwischen dem ersten und dritten Zeitraum liegt und wobei während des zweiten Zeitraums die Viskosität der Schicht erhöht wird und die Flansche bereits verbunden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke in etwa in einem Bereich von 0, 1mm bis 20mm liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht vor der Verbindung einseitig an einen Verbindungspartner der Flanschverbindung angebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Schicht elektrische Leitungen verlegt sind und mittels eines Stromflusses in den elektrischen Leitungen die Viskosität der Schicht nach der Verbindung der Flansche erhöht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Schicht der Kraftfluss zwischen den beiden Flanschen im Wesentlichen nicht beeinflusst wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem thermoplastischen Material besteht.
7. Verfahren zur Verbindung von Turmsegmenten einer Windenergieanlage, wo bei die Turmsegmente an ihren zugewandten Seiten mit einem Flansch versehen sind und durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach einem der vorhergehenden Ansprüche verbunden werden.
Description:
Flanschverbindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zwei Flanschen, insbesondere solchen Flanschen, die an Segmenten (Schüssen) eines Turmes ei- ner Windenergieanlage angebracht sind und diese Segmente miteinander verbin- den, wobei die Flansche kraftschlüssig miteinander verbunden werden.

Solche Flanschverbindungen sind im Stand der Technik seit langem bekannt und werden universell eingesetzt. Dabei finden als Verbindungsmittel zwischen den Flansche häufig Schrauben Verwendung, die einen Kraftschluss zwischen den Ver- bindungspartnern bewirken.

Die Qualität einer solchen Flanschverbindung ist dabei neben einer sorgfältigen Materialauswahl und einer einwandfreien Ausführung der Montage auch von der Oberfläche der Stoßflächen abhängig. Diese müssen besonders aufwändig und präzise bearbeitet werden, um eine ausreichend große und ebene Auflagefläche zu erzielen.

Dabei ist besonders der Aufwand zur Bearbeitung der Oberfläche hoch und steigt mit zunehmender Größe der zu bearbeitenden Komponenten überproportional an.

Bei der Errichtung von Gebäuden wird Mörtel zwischen den Stoßflächen der einzel- nen Steine eingebracht. Dieser Mörtel dient der Verbindung der Steine untereinan- der, gleicht aber auch Unebenheiten der Oberfläche aus. Allerdings muss er entwe- der auf der Baustelle hergestellt oder zur Baustelle transportiert werden. Dort wird er dann manuell verarbeitet. Dabei erfordert die Verarbeitung ein gewisses Maß an Übung, um eine geeignete Menge des Mörtels aufzutragen.

Aus der DE 100 33 845 ist es bekannt, statt des Mörtels ein Polymer zu verwenden.

Dieses Polymer wird in pastöser Phase aufgetragen und kann dann, ggf. nach dem Zusatz eines Härters, aushärten. Auch das Auftragen des Polymers erfolgt manuell und damit arbeitsintensiv. Außerdem muss auch das Polymer durch die Zugabe von Härter in einer geeigneten Menge vorbereitet werden. Auch hier erfordert die Vorbe- reitung einige Erfahrung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Flanschverbindung und ein Verfahren zum Herstellen einer Flanschverbindung anzugeben, die bei wenigstens gleichbleibender Qualität der Verbindung mit geringerem Aufwand herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 ge- löst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der Erfindung ist vor Aufeinandersetzen der Flansche eine Verbindungsschicht auf einem der Verbindungsflansche ausgebildet. Diese Verbindungsschicht weist nach der Verbindung der Flansche zeitweise in einem zweiten Zeitraum eine deut- lich höhere Viskosität auf als beim ersten Zeitraum vor der Verbindung der Flansche und in einem dritten Zeitraum nach Verbindung der Flansche.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass eine erhebliche Zeiterspar- nis erlangt werden kann, wenn auf der Baustelle selbst nicht mehr die Schicht auf einem der Flanschverbindungspartner aufgetragen werden muss, sondern diese Schicht bereits vorher dort aufgebracht wird. Weiterhin kann diese Schicht z. B. aus thermoplastischem Material (Kunststoff) bestehen. Dadurch kann eine gleichmäßige Qualität der Schicht bereits bei deren Herstellung unter kontrollierten Bedingungen sichergestellt werden und die Gefahr, z. B. von Einschlüssen von Fremdmaterial in die Schicht bei einer Verarbeitung im Freien, kann sicher ausgeschlossen werden.

Außerdem kann diese Schicht entweder vor dem Transport der einzelnen Sektionen eines Turmes auf die Stoßfläche gelegt werden oder auf der Baustelle aus einer Transportverpackung entnommen und zeitsparend auf die Stoßfläche gelegt wer- den.

Um die Festigkeit der Flanschverbindung nicht nachteilig zu beeinflussen und die Verwendung gleicher Verbindungsmittel, wie z. B. Schrauben vorgegebener Länge,

zu ermöglichen, weist die Schicht eine vorgegebene Schichtdicke von ca. 0, 1mm bis 20mm, bevorzugt von ca. 0,1 mm bis 10 mm auf. Eine solche Schichtdicke ist aus- reichend, da diese Schicht lediglich die Oberflächenrauhigkeit und Unebenheiten der Stoßflächen ausgleichen aber den Krafffluss nicht beeinflussen soll.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zum Beeinflussen der Viskosität der Schicht vorgesehen. Dadurch kann die Schicht in einem festen Zu- stand zur Baustelle transportiert werden und dort eingebaut werden. In der Einbau- situation kann die Viskosität der Schicht so verändert werden, dass sie sich den Oberflächen der Stoßflächen anpasst. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass in ein thermoplastisches Material Heizdrähte integriert werden. Sobald die vorgeformte (n) Schicht (en) eingebaut sind, werden die Heizdrähte mit einem Strom beaufschlagt.

Durch die Erwärmung sinkt die Viskosität des Materials und es passt sich an die anliegenden Oberflächen an. Sobald der Strom abgeschaltet wird, kühlen die Heiz- drähte und damit auch das thermoplastische Material ab und das Material verfestigt sich wieder.

Die Möglichkeit, die Viskosität des Materials durch Erwärmung abzusenken, bietet natürlich auch Vorteile bei der Demontage, wenn z. B. einzelne Sektionen eines Turmes wieder von einander getrennt werden sollen. Nach dem Lösen der Schraubverbindungen, welche die kraftschlüssige Verbindung bewirken, wird das Material wiederum erwärmt, seine Viskosität sinkt und die Turm-Sektionen lassen sich problemlos trennen.

Insbesondere bevorzugt ist wenigstens eine einseitige Beschichtung der Schicht bzw. Schicht-Segmente mit einem Klebstoff vorgesehen. Dadurch lassen sich die Schicht-Segmente in einer vorgegebenen Position fixieren. Die Schicht bzw. die Schicht-Segmente können daher bereits während der Herstellung z. B. einer Turm- Sektion auf die Stoßfläche gelegt werden und haften dann an dieser Stoßfläche, so dass ein unbeabsichtigtes Verschieben während des Transports und während der Montage verhindert wird.

Auch wenn die Schicht-Segmente erst auf der Baustelle verarbeitet werden, kann der Klebstoff ein unbeabsichtigtes Verschieben natürlich verhindern. Dabei können die mit Klebstoff beschichteten Seiten der Schicht bzw. Schicht-Segmente mit einer

Folie abgedeckt sein, um eine unerwünschte Verschmutzung des Klebstoffes und damit eine Beeinträchtigung seiner Adhäsionsfähigkeit zu vermeiden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen : Figur 1 eine erfindungsgemäße Flanschverbindung ; Figur 2 eine erfindungsgemäße Flanschverbindung mit einem Zwischenraum zwischen den Verbindungspartnern ; und Figur 3 eine erfindungsgemäße Flanschverbindung mit einem nachgearbeitetem Zwischenraum ; und Figur 4 eine Draufsicht auf einen Übergang zwischen zwei Segmenten Figur 1 zeigt zwei Verbindungspartner 2,4 einer Flanschverbindung. Diese Verbin- dungspartner 2,4 sind mit den Stoßflächen 3,5 zueinander ausgerichtet und durch eine Schraubverbindung 6 für eine kraftschlüssige Verbindung miteinander verbun- den. Um Oberflächenrauhigkeiten und Unebenheiten der Stoßflächen 3,5 aus- zugleichen, ist eine Schicht 10 (in der Figur vergrößert dargestellt) vorgesehen. Die- se Schicht 10 wird zwischen den Verbindungspartnern 2,4 angeordnet und ist we- nigstens vorübergehend verformbar. Dadurch wird die Oberflächenstruktur der Ver- bindungspartner 2,4 an den Stoßflächen 3,5 in dieser Schicht 10 exakt abgebildet, so dass es sicher zur einer vollflächigen Berührung kommt.

Da die Schicht 10 aus einem druckfesten Material besteht, kann der Kraftfluss in dieser Flanschverbindung nun über die gesamten Stoßflächen 3,5 erfolgen. Dabei ist zum Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Verbin- dungspartnern 2,4, wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, die Schraub- verbindung 6 vorgesehen. Die Schicht 10 dient nicht zum Herstellen dieser kraft-

schlüssigen Verbindung sondern einzig zum Ausgleich von Oberflächen- Unebenheiten.

Die Schicht 10 kann eine vorgeformte, segmentierte oder einstückig ausgebildete Schicht, z. B. aus einem thermoplastischen Material mit eingearbeiteten Heizdräh- ten, sein. Nach dem Fügen der benachbarten Schüsse kann das thermoplastische Material erwärmt und damit verformbar gemacht werden. Dadurch passt es sich an die Oberflächen der Flansche an und behält diese Form nach der Abkühlung bei, wobei es wieder seine vorgegebene Steifigkeit erreicht.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Flanschverbindung, bei welcher die Schicht 10 den Zwischenraum zwischen den Verbindungspartnern 2,4 nicht vollständig aus- füllt. Bei einer Anwendung bei Türmen, z. B. für Windenergieanlagen, kann in den offenen Zwischenraum jedoch Feuchtigkeit eindringen und dort zu Schäden führen.

Da jedoch gerade im Fall von Türmen für Windenergieanlagen solche Flanschver- bindungen hohe Lasten zu übertragen haben, ist es wichtig, dass diese Flanschver- bindung davor geschützt sind.

In Figur 3 ist dargestellt, dass z. B. im Zuge einer Nachbearbeitung eine Füllmasse 11 in diese verbleibenden Zwischenräume eingearbeitet wird. Diese Füllmasse 11 kann z. B. Silikon sein, das zum Ausfüllen der Zwischenräume verwendet wird. Da- mit kann keine Feuchtigkeit (und auch keine Fremdkörper) eindringen und die Flanschverbindung ist somit davor geschützt.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Übergang zwischen zwei Segmenten in meh- reren Beispielen. In dem Beispiel a) ist der Übergang zwischen den zwei dargestell- ten Schicht-Segmenten 10 ein geradliniger. In dem Beispiel b) ist der Übergang stu- fig. Die Schicht-Segmente 10 lassen sich durch diese Formgebung auf einfache Weise sicher positionieren. In Beispiel c) greifen die Schicht-Segmente 10 hakenar- tig ineinander, so dass auch ein unbeabsichtigtes Auseinanderrutschen dieser Segmente verhindert wird. Bei dem Beispiel d) ist der Übergang zwischen zwei Schicht-Segmenten bogenförmig angelegt. Dadurch ist auf besonders einfache Weise eine Korrektur der Segment-Ausrichtung möglich, ohne dabei unerwünschte Abstände und damit Lufteinschlüsse in der Schicht hervorzurufen. Daher ließe sich insbesondere mit Übergängen, wie in dem Beispiel d) gezeigt, bei einer vorgegebe-

nen, relativ geringen Länge jedes einzelnen Schicht-Segmentes mit einem standar- disierten Schicht-Segment eine erfindungsgemäße Schicht auf Stoßflächen mit un- terschiedlichen Radien herstellen.

An den einander zugewandten Stirnseiten der Schicht-Segmente 10 können elektri- sche Kontakte vorgesehen sein, welche in den Schicht-Segmenten 10 eingearbeite- te (aber nicht dargestellt) Heizdrähte miteinander verbinden. Dadurch kann die An- ordnung der Schicht vereinfacht und beschleunigt werden.