(57)【要約】  本発明は、風力タービンのタワーのタワーセグメント、風力タービンのタワー部分、風力タービンのタワー、風力タービン、および風力タービンのタワーセグメントの製造方法、風力タービンのタワーセグメントの接続方法に関する。タワーセグメントは、圧縮エレメントと引張エレメントとを含み、引張エレメントは、設置状態において、その広がりの主方向とほぼ水平に配置され、その広がりの主方向と直交関係にある方向において、タワーセグメントから離間しており、中間エレメントを介して圧縮エレメントに接続されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）のタワー（１０２，２０）のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）であって、
圧縮エレメント（２５０）と、引張エレメント（３１０，３２０）と、を備え、
前記引張エレメント（３１０，３２０）は、設置状態において、その広がりの主方向とほぼ水平に配置され、その広がりの主方向と直交関係にある方向において、タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）から離間しており、中間エレメント（４１０）を介して圧縮エレメント（２５０）に接続されている、
タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項２】
前記引張エレメント（３１０，３２０）は、締付けエレメント（３３０）を有している、
請求項１に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項３】
前記中間エレメント（４１０）は、旋回可能な構成であり、および／または、前記圧縮エレメント（２５０）および／または前記引張エレメント（３１０、３２０）に旋回可能に接続されている、
請求項１または２に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項４】
前記圧縮エレメント（２５０）は、別のタワーセグメント（２００、２０１、２０２、２０３、２１０、２２０）の側面（２５１）への当接接続を形成するために、設置状態で配置され、適合された少なくとも１つの側面（２５１）を有している、
請求項１から３のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項５】
前記圧縮エレメント（２５０）は、互いに対して傾斜して配置された２つの側面（２５１）を有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項６】
前記中間エレメント（４１０）は、前記圧縮エレメント（２５０）および／または接続エレメント（４２２）を有する前記引張エレメント（３１０，３２０）に接続され、前記接続エレメント（４２２）は、好ましくは、メンテナンスフリー、および／またはフェイルセーフの性質である、
請求項１から５のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項７】
前記圧縮エレメント（２５０）は、設置状態における上面である接続面において、および／または、設置状態における下面である接続面において、１つ、２つまたはそれ以上の位置決めエレメントを有している、
請求項１から６のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項８】
前記タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）は、２つの前記中間エレメント（４１０）を有し、
前記引張エレメント（３１０、３２０）の広がりの主方向における互いの間隔は、前記圧縮エレメント（２５０）の側面（２５１）に対するその間隔の倍数である、
請求項１から７のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項９】
前記引張エレメント（３１０，３２０）と前記圧縮エレメント（２５０）との間の間隔は、タワーの半径の最大５０％、好ましくは、最大２５％、特に、少なくとも、または最大１０％である、
請求項１から８のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の２つ、３つあるいはそれ以上のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）を備え、前記引張エレメント（３１０，３２０）は、互いに接続され、前記圧縮エレメント（２５０）は、当接接続によって接続されている、
風力タービン（１０１）のタワー部分（２１，２２）。
【請求項１１】
前記圧縮エレメント（２５０）の上部接続面は、異なる平面にあり、前記圧縮エレメント（２５０）の下部接続面は、異なる平面にある、
請求項１０に記載の風力タービン（１０１）のタワー部分（２１，２２）。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の少なくとも１つのタワー部分（２１，２２）、および／または、
請求項１から９のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）、
を備えた風力タービン（１００）のタワー（１０２，２０）。
【請求項１３】
請求項１２に記載のタワー（１０２，２０）、および／または、
請求項１０または１１に記載のタワー部分（２１，２２）、および／または、
請求項１から９のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）、
を備えた風力タービン（１００）。
【請求項１４】
風力タービン（１００）のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）、特に、請求項１から９のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）の製造方法であって、
圧縮エレメント（２５０）を提供し、
引張エレメント（３１０，３２０）を提供し、
中間エレメント（４１０）を介して前記引張エレメント（３１０、３２０）を前記圧縮エレメント（２５０）に接続し、前記引張エレメント（３１０、３２０）は、設置状態においてほぼ水平に広がるその主方向を持って配置され、広がりのその主方向と直交する方向において前記タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）から離間している、
方法。
【請求項１５】
風力タービン（１００）のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）の接続方法であって、
請求項１から９のいずれか１項に記載の２つのタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）を提供し、
当接接続によって、２つのタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）の前記圧縮エレメント（２５０）を接続し、
２つの前記タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）の前記引張エレメント（３１０，３２０）を接続する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンのタワーのタワーセグメント、風力タービンのタワー部分、風力タービンのタワー、風力タービン、および風力タービンのタワーセグメントの製造方法、風力タービンのタワーセグメントの接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービン、特に、水平軸風力タービンのタワーは、風力タービンの製造の全体的なコストのかなりの部分に寄与する。特に、風力タービンの絶えず増大するロータ直径および公称出力は、タワーもまた大きくなり、および／またはより高い負荷レベルにさらされるという結果をもたらす。特に、タワーの製造および／または組立ては、時間がかかりかつ費用がかかる。
【０００３】
したがって、本発明の目的は、既存の解決策の１つまたは複数の不利点を低減または排除する、風力タービンのタワーのタワーセグメント、風力タービンのタワー部分、風力タービンのタワー、風力タービン、風力タービンのタワーセグメントの製造方法および風力タービンのタワーセグメントの接続方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、風力タービンのタワー部分および／またはタワーの製造および／または組立てのコストを単純化および／または改善および／または削減する、風力タービンのタワーのタワーセグメント、風力タービンのタワー部分、風力タービンのタワー、風力タービン、風力タービンのタワーセグメントの製造方法、および風力タービンのタワーセグメントの接続方法に関する。
【０００４】
本願の優先権が主張される出願に関して、ドイツ特許商標庁は、以下の先行技術文献をサーチした：独国特許出願公開第１０ ２０１２ ０１１ １７５号明細書、独国特許出願公開第１０ ２０１３ ０１６ ６０４号明細書。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０ ２０１２ ０１１ １７５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０ ２０１３ ０１６ ６０４号明細書
【発明の概要】
【０００６】
その目的は、圧縮エレメントおよび引張エレメントを含む風力タービンのタワーのタワーセグメントによって達成され、引張エレメントは、設置状態において、広がりのその主方向を持って実質的に水平に配置され、広がりのその主方向と直交関係にある方向において、タワーセグメントから離間しており、中間エレメントを介して圧縮要エレメントに接続されている。
【０００７】
本発明によれば、タワーセグメントは、互いに間隔を置いて配置され、中間エレメントによって接続されている圧縮エレメントおよび引張エレメントを含むことが提供される。
風力タービンのタワーは、一般的に、設置状態および運転状態において垂直な長手方向軸を有し、その長手方向軸と直交関係にある環状断面を有する。その環状断面は、円形リングの形態でもよいし多角形の形態でもよい。したがって、本出願において、環状という用語は、円形リングの形態の構成だけでなく、複数の直線部分を有する多角形および／または多面構成も示すために使用される。
【０００８】
本出願では、半径方向、接線方向、周辺などの用語は、タワーの長軸に関して使用され、そのようなタワーの任意の断面形状、特に、円形リングの形態の断面および多角形断面の両方を指す。
タワーセグメントは、ここでは、環状のタワー部分の一部、すなわち、タワーの周囲の一部の上にのみ延びるエレメントとして使用されている。環状のタワー部分は、好ましくは、複数のタワーセグメントから形成され、垂直方向の長手方向の接合部は、一般的に、設置状態および動作状態においてタワーセグメント間に設けることができる。タワーは、設置状態と風力タービンの運転状態とで上下に重ね合わせて配置された複数のタワー部分を含む。ここで、設置状態という用語は、特に、運転に適したロータを備えたポッドがタワー上に配置されている限りにおいて、垂直に配向されたタワーに関する状態を意味するためにも使用され、風力タービンの運転状態にも対応する。例えば、製造中および／またはタワーまたはその一部の輸送中の長軸の実質的に水平な向きは、本明細書では設置状態という用語で示されることを意図するものではない。設置状態に関して記載された向きは、一時的に垂直に向けられていないタワーまたはその一部の長軸への製造および／または輸送状態において適切に適合されるべきである。
【０００９】
風力タービンのタワーは、通常、下端から上端に向かって細くなっている。先細りタワーのタワー壁の向きは、一般的に、垂直方向と数度だけ異なる。本出願において、特に、例えば、設置状態における、例えば上、下、半径方向、水平方向、垂直方向などの方向付けについて言及する場合、それはまた、先細りのタワーは垂直に対して少し傾いており、よって、タワー壁に対応して適用されることも意図されている。
【００１０】
風力タービンのタワーのための様々な構成モードが知られている。特に、成功していることが証明されたタワーは、コンクリートおよび／または鉄筋コンクリートおよび／またはプレストレストコンクリートおよび／または鋼鉄の大規模構造を含むタワーである。
特に、円形リングの形および多角形の両方の形態で、より直径の大きい環状のタワー部分のおかげで、環状のタワー部分よりも容易に製造および／または輸送することができるように、タワー部分を長手方向にタワーセグメントに細分化することが知られている。タワーセグメントは、一般的に、タワー壁を形成する表面範囲と、それと直交関係および／または径方向の関係にある厚さとを含み、これは一般的に、表面範囲よりも数倍小さい。多角形断面のタワーのタワーセグメントは、一般的に平坦であって、従ってそれらの表面範囲には曲率がない。対照的に、円形リングの形態の断面のタワーのためのタワーセグメントは、それらの表面範囲において、曲率および／または半径を有し、したがって、円柱または円錐または円錐台の周面セグメントの形状である。
【００１１】
本発明によれば、ここで、タワーセグメントは、概して上述の表面範囲を有し、それに対して倍数だけ小さい直交する厚さの圧縮エレメントを有することが提供され、表面範囲は、湾曲または平坦であってもよい。その圧縮エレメントから間隔を置いて配置されているのは、広がりの主方向が、その広がりの主方向と直交関係にある範囲よりも数倍大きい、一般的に棒状の形状の引張エレメントである。圧縮エレメントと引張エレメントは、中間エレメントによって互いに接続されている。中間エレメントは、設置状態において実質的に水平に配向されている。
【００１２】
中間エレメントは、好ましくは、第１端部を用いて、圧縮エレメント内にコンクリートで固めることができる。さらに好ましくは、中間エレメントは、頭付きボルトダボで圧縮エレメントに固定される。
中間エレメントと引張エレメントとの間の接続は、タワーの組立て時に、現場で行うことができる、あるいは、例えば、プレハブ部品工場においてタワーセグメントの製造時に、既に行われてもよい。
【００１３】
引張エレメントは、特に、実質的に、接線方向に引張力を実質的に伝達するように働く。圧縮エレメントは、実質的に、圧縮力を伝達するように働く。中間エレメントは、特に、実質的に径方向に引張力を実質的に伝達するように働く。中間エレメントは、好ましくは、引張エレメントの広がりの主方向と直交関係で、および／または圧縮エレメントの表面広がりと直交関係で、および／またはタワーの長軸に対して半径方向に配置されている。さらに好ましくは、中間エレメントは、設置状態において実質的に水平に配向される。好ましくは、タワーセグメントは、２つ、３つまたはそれ以上の中間エレメントを有していてもよい。タワーセグメントは、２つ、３つまたはそれ以上の引張エレメントを有することもでき、２つ、３つまたはそれ以上の引張エレメントは、好ましくは、設置状態において垂直方向に互いに離間している。
【００１４】
引張エレメントおよび圧縮エレメントは、引張エレメントの広がりの主方向と直交関係で、好ましくは実質的に水平方向および／または実質的に半径方向に互いに離間している。好ましくは、引張エレメントは、風力タービンの設置状態および／または運転状態において、圧縮エレメントの内側、したがってタワーの内側に配置される。さらに好ましくは、引張エレメントは、特に、曲率のない表面範囲を有する圧縮エレメントの場合には、その主方向範囲が圧縮エレメントの表面範囲と実質的に平行に配向される。
【００１５】
圧縮エレメントは、コンクリートおよび／または鉄筋コンクリートおよび／またはプレストレストコンクリートでできていることが好ましい。引張エレメントは、好ましくは、金属製、特に、鋼製である。
好ましくは、引張エレメントは、隣接するタワーセグメントの引張エレメントに接続されるようになっている。同様に、圧縮エレメントは、好ましくは当接接続で、隣接するタワーセグメントの圧縮エレメントに接続されるように適合されることが好ましい。
【００１６】
タワーセグメント間、特に、隣接するタワーセグメントの圧縮エレメントの間、および／または隣接するタワーセグメントの引張エレメント間の接続は、好ましくは、引張力および／または圧縮力を伝達することができる。特に、隣接するタワーセグメントの圧縮エレメント間の接続は、圧縮力を伝達するように適合されることが好ましい。特に、隣接するタワーセグメントの引張エレメント間の接続は、引張力を伝達するように適合されること好ましい。
【００１７】
本発明による構造では、レバー効果として、圧縮エレメントと引張エレメントとの互いの間隔によって使用されるため、圧縮力および引張力は、特に、効率的に分配される。さらに、レバーの作用が間隔のおかげで有利であるため、圧縮エレメントおよび引張エレメントも、そのようにして特に効率的に寸法設定することができる。隣接するタワーセグメントの引張エレメントの連結によって引張力の伝達を行うことができるため、隣接するタワーセグメントの圧縮エレメント間において圧縮力を伝達するための単純な当接接続を実施することが可能である。
【００１８】
好ましい実施形態によれば、引張エレメントは、締付けエレメントを有することが提供される。締付けエレメントを設けることによって、引張エレメントに積極的に引張力を与えることができる。締付けレメンとは、ターンバックルの形態であることが好ましい。さらに好ましくは、締付けエレメントは、複数のねじを有し、好ましくは、ねじを締めることによって引張エレメントに引張力を加えることができる。
【００１９】
そのようにして、好ましくは、引張エレメントのリングを提供するために、引張エレメントの接続によって環状のタワー部分内の相互接続された圧縮エレメントにプレストレス効果を及ぼすことができる。
特に、環状のタワー部分では、締付けエレメントを有するタワーセグメントと締付けエレメントを有さないタワーセグメントの両方を設けることが可能である。好ましくは、少なくとも１つのタワーセグメントは、タワー部分毎に締付けエレメントが設けられている。さらに好ましくは、締付けエレメントを有するタワーセグメントと締付けエレメントを有しないタワーセグメントとは、タワー部分に交互に配置される。
【００２０】
中間エレメントが旋回可能であること、および／または圧縮エレメントおよび／または引張エレメントに旋回可能に接続されていることがさらに好ましい。好ましい実施形態は、中間エレメントが旋回可能に相互接続された２つの中間エレメントを有することを提供する。
旋回可能な接続は、特に、軸を中心に旋回可能な接続であって、その軸は、好ましくは設置状態において実質的に垂直に向けられており、これもまた既に上述したように、特に、可能性としては、先細りになっているタワー壁に平行なその軸の配向も含まれる。
【００２１】
そのような旋回可能な接続によって、中間エレメントは、好ましくは、圧縮エレメントおよび／または引張エレメントに接続される。さらに好ましくは、中間エレメント自体の中間部分も、そのような旋回可能な接続によって接続される。
そのような中間エレメントの旋回可能な接続の利点は、そのようにして、実質的に、引張力が中間エレメントおよび引張エレメントによって伝達されること、および実質的に圧縮エレメントが圧縮エレメントによって伝達されることを容易かつ効率的に可能にすることである。旋回可能な接続は、中間エレメントおよび／または引張エレメントによる引張力以外の力の伝達を低減または防止する。さらに、そのようにして、複数の相互接続されたタワーセグメントを有するタワー部分において均一な力の分配が達成されることを確実にすることが可能である。特に、締付けエレメントによって加えられる付勢力は、そのようにして引張エレメントにわたって均一に分配することができ、そのようにして、圧縮エレメントの対応する均一な予圧を提供することもできる。
【００２２】
好ましい発展形は、圧縮エレメントが、設置状態において、別のタワーセグメントの側面と当接接続を形成するように配置および適合される少なくとも１つの側面を有することが区別される。
設置状態における圧縮エレメントの側面は、一般的に、実質的に垂直な平面内に配置されている。ほぼ垂直方向の縦方向の接合部は、一般的に隣接するタワーセグメントの側面間に形成される。
【００２３】
好ましくは、側面は、特に、設置状態および動作状態において、別のタワーセグメントの別の側面への当接接続を形成するように適合され、配置される。ここで、当接接続という用語は、特に、圧縮力を伝達することができ、互いに平らに当接する２つのタワーセグメントの２つの側面によって作られる接続を指すために使用される。
当接接続は、特に、引張エレメントのプレストレスによって圧力を受けると、好ましくは、力ロック接続および／または摩擦接続が生じる。２つのコンクリート表面間の摩擦係数は、一般的に、約０．５〜１である。
【００２４】
圧縮エレメントは、互いに対して傾斜して配置された２つの側面を有することがさらに好ましい。
好ましくは、圧縮エレメントの２つの側面は、それぞれの垂直面内に配向されているだけでなく、径方向にも配向されている。それは、２つの側面の互いに対する傾斜を可能にする。これは、特に、側面に対する互いに対する傾斜によって、タワーセグメントを２つの隣接するタワーセグメント間の中間スペースに容易に導入し、そこに配置することができるので、組立技術に関して有利である。さらに、その構成は、当接接続を実施するため、ならびに力ロック接続および／または摩擦接続を行うために好ましい。
【００２５】
好ましい実施形態によれば、中間エレメントが、圧縮エレメントおよび／または引張エレメントに接続され、および／または中間エレメントの中間部分が接続エレメントに接続されることが提供される。接続エレメントは、メンテナンスフリーおよび／またはフェイルセーフの性質を有することが好ましい。
タワーセグメントは、実質的にメンテナンスフリーおよび／または実質的にフェイルセーフな性質のものであることが好ましい。その目的のために、中間エレメントと引張エレメントおよび／または圧縮エレメントとの間の接続がそれらの特性を享受することが特に好ましい。その目的のために、中間エレメントが２つ以上の中間部分を有する場合、それらの中間部分およびそれらの接続部も同様に、メンテナンスフリーおよび／またはフェイルセーフの性質のものであることが好ましい。したがって、これらの接続を行うために使用される接続エレメントは、メンテナンスフリーおよび／またはフェイルセーフであることが特に好ましい。接続エレメントは、割ピンを有するナットの形態であることが好ましい。
【００２６】
さらに好ましい実施形態では、圧縮エレメントは、設置状態において上面である接続面および／または設置状態において下面である接続面に１つ、２つまたはそれ以上の位置決めエレメントを有することが提供される。
位置決めエレメントは、例えば、ピンまたはスパイクおよび／またはスリーブのような、突起および／または凹部の形態であってもよい。さらに好ましくは、位置決めエレメントは、それらが、特に、設置状態において実質的に垂直な方向に隣接するように配置および適合される隣接するタワーセグメントの対応する位置決めエレメントに対応する、および／または係合するように、配置され適合される。
【００２７】
そのような位置決めエレメントの提供は、特に、その組立て時に、特に、タワー部分の引張エレメントがまだ互いに接続されていない限り、タワーセグメントをセンタリングおよび／または配向および／または一時的に安定させるために役立つことができる。
さらに好ましい発展形は、タワーセグメントが２つの中間エレメントを有し、引張エレメントの広がりの主方向における互いからの間隔が、圧縮エレメントの側面に対する間隔の倍数である点で区別される。
【００２８】
この実施形態は、中間エレメントが実質的にタワーセグメントのエッジ領域、特に、引張エレメントの端部領域および／または特に、周方向における圧縮エレメントの端部領域に配置される構成を提供する。したがって、そのようなタワーセグメントから構成されるタワー部分では、中間エレメントは、実質的にタワーセグメント間の長手方向の接合部の領域に配置され、多角形断面のタワーの場合には、実質的にコーナーの領域に配置される。
【００２９】
さらに好ましくは、引張エレメントと圧縮エレメントとの間の間隔は、タワー、特にその一部がタワーセグメントであるタワーの半径の最大５０％であることが提供される。先細りタワーの場合、その詳細が、タワーセグメントが配置されているタワーの高さにおける半径に関していることが好ましい。タワーの半径は、内側半径もしくは外側半径、または平均値に関連し得る。好ましくは、引張エレメントと圧縮エレメントとの間の間隔は、半径の最大２５％、特に、少なくともまたは最大１０％である。
【００３０】
好ましくは、圧縮エレメント間の長手方向の接合部における押圧力は、引張エレメントにおける引張応力よりも大きい。長手方向の押圧力は、（無限に多くのコーナーを有するタワー形状に対応する）１８０°に近い圧縮エレメント間の角度を有する構成では、引張力と同じであろう。しかし、長手方向の接合部における押圧力は、コーナーの数が減少するにつれて、最小３つのコーナーを有する引張力の２倍まで増加する。
【００３１】
さらに好ましくは、４つよりも多くのコーナーを有するタワーのためのタワーセグメントの設計構成の場合、中間エレメントのそのようなタワーセグメントから作られたタワー部分に生じる実質的に半径方向の引張り力は、引張エレメントにおける引張りプレストレスよりも小さい。四隅を有するタワーのためのタワーセグメントの構成において、実質的に半径方向でありそしてそのようなタワーセグメントから構成されたタワー部分に生じる中間エレメントにおける引張力は、好ましくは、引張エレメントにおける引張りプレストレスに対応する。三隅を有するタワー用のタワーセグメントの構成では、そのようなタワーセグメントから作られたタワー部分に生じる中間エレメントにおける実質的に径方向の引張り力は、好ましくは、引張エレメントにおける引張りプレストレスよりも大きい。
【００３２】
本発明のさらなる態様によれば、上記の目的は、２つ、３つまたはそれ以上の上記のタワーセグメントを含む風力タービンのタワー部分によって達成され、それらの引張エレメントは、互いに接続され、その圧縮エレメントは当接接続によって接続される。
当接接続は、隣接するタワーセグメントの互いに向かい合う側面の間において行われることが好ましい。隣接するタワーセグメントの引張エレメント間の接続は、好ましくは、旋回可能に移動可能であって、特に、実質的に垂直な軸の周りに旋回可能である。さらに好ましくは、その接続は、例えば、そのそれぞれの端部で２つの隣接する引張エレメントのうちのそれぞれの１つに旋回可能に接続されている引張コネクタによって行われる。
【００３３】
タワー部の好ましい実施形態によれば、圧縮エレメントの上側の接続面が異なる平面に配置され、および／または圧縮エレメントの下側の接続面が異なる平面に配置されることが提供される。
その構成には、周方向に延びる水平方向の接合部はなく、設置状態および／または運転状態において上下に互いに重なり合う関係で配置されたタワーセグメント間の水平方向の接合部は、タワーの周方向に沿って垂直方向に互いにずれた関係で配置されるという利点がある。
【００３４】
本発明のさらなる態様によれば、上述の目的は、少なくとも１つの上記タワー部分および／または少なくとも１つの上記タワーセグメントを含む風力タービンのタワーによって達成される。
本発明のさらなる態様によれば、上記の目的は、少なくとも１つの上記タワーおよび／または少なくとも１つの上記タワー部分および／または少なくとも１つの上記タワーセグメントを含む風力タービンによって達成される。
【００３５】
本発明のさらなる態様によれば、上記の目的は、圧縮エレメントを提供し、引張エレメントを提供し、中間エレメントによって引張エレメントを圧縮エレメントに接続することを含むタワーセグメント、特に、上述したタワーセグメントの製造方法によって達成され、引張エレメントは、設置状態において、略水平の広がりのその主方向を持って配置されており、広がりのその主方向に直交する方向においてタワーセグメントから離間している。
【００３６】
本発明のさらなる態様によれば、上記の目的は、上記２つのタワーセグメントを提供し、当接接合によって２つのタワーセグメントの圧縮エレメントを接続し、２つのタワーセグメントの引張エレメントを接続することを含む風力タービンのタワーセグメントの接続方法によって達成される。
タワーセグメントの相互の接続、特に、圧縮エレメントの相互接続および／または引張エレメントの相互接続は、タワーの組立て時に現場で最初に行われることが好ましい。そのようにして、個々のタワーセグメントをより容易に輸送することができる。
【００３７】
接続は、接続されるエレメント上の適切な開口部および／または凹部に接続手段を導入することによって行われることが好ましい。
風力タービンのタワーセグメントを接続する方法の好ましい実施形態によれば、１つ、２つまたはそれ以上のタワーセグメントが締付けエレメントを有し、それら締付けエレメントが、例えば、締付けねじによって締め付けられることが提供される。
【００３８】
本発明に係る方法およびその可能性のある発展は、それらを本発明に係るタワーセグメントおよびその可能性のある発展および／または本発明によるタワー部分およびその可能性のある発展に使用するために、特に適したものにする特徴または方法ステップを有する。
その点に関しては、本発明のこれらのさらなる態様の実施形態および実施形態の詳細、ならびにそれらの可能性のある発展形についても、タワーセグメントの対応する特徴に関連して、前述の説明も参照される。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態は、以下の図面を用いて例示しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】タワーおよびポッドを有する風力タービンの立体図を示す図。
【図２】多角形断面の風力タービン用のタワーの立体図を示す図。
【図３】図２のタワーの水平断面を示す図。
【図４】図３の９０°の切り欠き部分の拡大図を示す図。
【図５】力の流れがその中に示されている図４に示されているようなコーナーの拡大図を示す図。
【図６】タワーセグメントの第１平面を有するタワー部分の立体図を示す図。
【図７】２つの第１引張エレメントリングを有する図６に示されるようなタワー部分を示す図。
【図８】タワーセグメントの第２平面を有する図７のタワー部分を示す図。
【図９】２つの第２引張エレメントリングを有する図８のタワー部分を示す図。
【図１０】これらはまだ所定の位置には取り付けられていない、タワーセグメントの第１および第２平面とタワーセグメントの第３平面とを有する組立状態のタワーの平面図を示す図。
【図１１】所定の位置に取り付けられたタワーセグメントの第３平面を有する図１０のタワーを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、タワー１０２、ポッド１０４を有する風力発電設備１００を示す。３つのロータブレード１０８を有するロータ１０６とスピナ１１０とは、ポッド１０４に設けられている。ロータ１０６は、運転時に、風によって回転運動するように設定され、それにより、ポッド１０４内の発電機を駆動する。図１に示されているタワー１０２は、円形リングの形態の断面のものである。タワー１０２は、本発明に係るタワーセグメントを有することができ、多角形断面のタワーについてここでさらなる図に示されるタワーセグメントは、圧縮エレメントの平坦な構成から湾曲した構成へと適切に修正されなければならない。
【００４２】
図２は、風力タービンのタワー２０を示しており、タワー２０は、垂直な長軸と、長軸に対して直交する多角形断面を有している。タワー２０は、多数のタワーセグメント２００を含んでおり、その表面範囲は曲率も半径もなく平坦であって、よって、ここでは八角形の多角形タワー形状を与える。風力タービンのタワーの典型的な高さは、例えば、１５０ｍｍである。タワーは、本明細書に記載されているように、タワーセグメントから実質的に完全に構成することができる。しかしながら、本明細書に記載されているように、タワーの一部、好ましくは、例えば、７５ｍの高さまでの下部をタワーのセグメントから構成すること、およびさらに好ましくは、例えば、鉄塔の形のタワーの上部を構成することも可能である。
【００４３】
図３は、図２のタワーの水平断面を示している。図４は、図３のＷによって識別される９０°の切り欠き部分の拡大部分を示す。図５は、図４に示されたコーナーを、その中で示されている力の流れによってさらに拡大して示しており、Ｄが、圧縮力の双頭矢印を表し、Ｚｔ、Ｚｒが、接線方向および径方向における引張力の双頭矢印を表している。
特に、図３〜図５から分かるように、２種類のタワーセグメントが使用される。一方では、圧縮エレメント２５０および引張エレメント３１０を有するタワーセグメント２１０、他方では、圧縮エレメント２５０の代わりタワーセグメント２２０を有するタワーセグメント２２０が、締め付けまたは締付けエレメント３３０を有する引張エレメント３２０を有している。締付けエレメント３３０は、締付けねじ３３１を締め付けることによって引張エレメントリング３００に締付け力を作用させることができ、したがって予荷重をかけることができるように、複数の締付けねじ３３１を有するターンバックルの形態である。
【００４４】
圧縮エレメント２５０は、タワーの長軸に対して径方向において、したがって、ここでもまた実質的に水平方向において、引張エレメント３１０，３２０から離間している。この例では、圧縮エレメント２５０と引張エレメント３１０，３２０との間の間隔は、それらの平坦な面の広がりと直交関係にある方向における圧縮エレメント２５０の厚さにほぼ対応する。引張エレメント３１０，３２０は、圧縮エレメント２５０の内側に配置されているため、設置状態および風力タービンの運転状態では、タワーの内部に配置されている。
【００４５】
引張エレメント３１０，３２０は、中間エレメント４１０を介して、圧縮エレメント２５０に旋回可能に接続されている。中間エレメント４１０は、頭付きボルトダボ４２１を介して、圧縮エレメント２５０に接続された第１中間部分４１１を有する。好ましくは、第１中間部分４１１の第１端部は、頭付きボルトダボ４２１を用いて圧縮エレメント２５０内にコンクリート接続される。第１中間部分４１１に旋回可能に接続されているのは、第２中間部分４１２であって、それは、今度は、引張エレメント３１０，３２０の端部に旋回可能に接続されている。隣接するタワーセグメント２１０，２２０の引張エレメント３１０，３２０は、引張りコネクタ４３０によって一緒に旋回可能に接続されている。実質的に垂直な軸の周りでそれによって一緒に接続されたエレメントの旋回可能性を特に可能にする旋回可能な接続は、好ましくは、割ピンを有するナットの形態の接続エレメント４２２によって具体化される。特に、手入れ不要でフェイルセーフな形態の引張エレメント３１０，３２０、中間エレメント４１０、および圧縮エレメント２５０の間の接続の構成が好ましい。
【００４６】
タワーセグメント２１０，２２０のそれぞれは、２つの中間エレメント４１０を有し、その相互間隔は、それぞれの引張エレメント３１０，３２０の広がりの主方向において、圧縮エレメント２５０の側面２５１に対するそれらの間隔の倍数である。隣接するタワーセグメント２１０，２２０の側面２５１は、当接接続を形成する。各圧縮エレメント２５０の２つの側面２５１は、垂直面に配向されており、また径方向に配向されている。したがって、各圧縮エレメント２１０，２２０の２つの側面２５１は、互いに傾斜している。
【００４７】
特に、図５に見られるように、引張エレメント３１０，３２０および接続エレメント４１０は、実質的に、引張力Ｚｔ，Ｚｒによって作用される。対照的に、圧縮エレメント２５０は、実質的に圧縮力Ｄによって作用される。締付けエレメント３３０によって引張エレメント３２０に加えられ、そこから引張エレメントリング３００全体にかけられる引張予備応力は、圧縮エレメント２５０に対応する予備応力を生じさせる。引張エレメント３１０，３２０の圧縮エレメント２５０からの間隔およびそれから生じるレバー効果によって、圧縮エレメント２５０内の圧縮力Ｄは、引張エレメント３１０，３２０内の引張予張力Ｚｔよりも大きいため、それぞれ隣接する側面２５１での摩擦接続による確実な当接接続をもたらすことができる。さらに、接続エレメント４１０における略径方向に作用する引張力Ｚｒも、好ましくは、引張エレメント３１０，３２０における引張予荷重Ｚｔよりも小さい値、特に、引張エレメント３１０，３２０における引張予荷重Ｚｔの半分より小さい値まで減少する。圧縮エレメント２５０と引張エレメント３１０，３２０との間の中間スペースに配置されているのは、タワーに垂直方向にプレストレスを与える垂直方向に延びるストレスケーブル５００である。
【００４８】
好ましくは、引張エレメントリング３００内の締付けエレメント３３０の数は、できるだけ少ない、例えば、締付けエレメント３３０は１つだけでもよい。それは、組み立てを容易にし、特に、例えば、締付けエレメントが手で締め付けられる場合、組み立てに必要とされる時間量をより短くすることができる。例えば、インパクトレンチまたはトルクレンチのような締付けエレメントを締め付けるために、好ましくは、電動工具を使用することも可能である。
【００４９】
図６〜図９は、タワー部２１，２２の組み立てを概略的に示す。図６は、第１平面にタワーセグメント２０１を有するタワー部分２１を最初に示す。図から分かるように、タワーセグメント２０１の上部接続面２５２は、異なる平面に配置されている。図７は、破線の円で示される２つの引張エレメントリング３０１を有するタワー部分２１を示す。
第１平面におけるタワーセグメント２０１がプレストレスを受けた後、そのようにして、図８に示すように、タワーセグメント２０２が第２平面、すなわち、第２タワー部分２２において、第１平面、すなわち第１タワー部分２１においてタワーセグメント２０１の上部接続表面に配置される。第２平面におけるタワーセグメント２０２の上下の接続面も、異なる平面に配置される。図９に一点鎖線の円で示されているように、第２の平面におけるタワーセグメント２０２、すなわち第２のタワー部分２２もまた、引張エレメントリング３０２でプレストレスを与えられている。このようにして、多数のタワー部分を互いに重ね合わせて所望のタワー高さまで配置することができる。
【００５０】
引張エレメントリング３０１，３０２は、多角形構成、または円形リングの形態であってもよい。
図１０は、第１および第２平面のタワーセグメント２０１，２０２と、第３平面のタワーセグメント２０３とを有する組立状態のタワーの平面図を示している。図１１では、タワーセグメント２０３の第３の面が、所定の位置に取り付けられている。
【００５１】
図１０は、第１平面におけるタワーセグメント２０１の引張エレメントを示していない。第２平面内のタワーセグメント２０２は、締付けエレメント３３０を有する引張エレメント３２０を有する。第１平面内のタワーセグメント２０３は、締付けエレメントを含まない引張エレメント３１０を有する。図１０に見られるように、特に、まだ適所に取り付けられていないタワーセグメント２０３において、引張エレメント３１０，３２０は、組立作業前にタワーセグメント２０２，２０の圧縮エレメント２５０に既に固定されていることが好ましい。
【００５２】
タワーセグメント２０１，２０２，２０３の相互に傾斜した側面２５１によって、組み立てると、タワーセグメント２０１，２０２，２０３は、２つの隣接するタワーセグメント間の中間スペースに挿入方向Ｅにおいて導入される。図１１は、次に組み立てられた状態にあるタワーセグメント２０３を示しており、タワーセグメント２０３は、第２平面２０２内の隣接するタワーセグメント間の中間スペースに嵌め込まれており、引張エレメント３００のリングは閉じられている。
【００５３】
ここに記載されたタワーセグメントは、とりわけ、それらが圧縮エレメントに関して実質的に変形のない力係合接続を可能にし、また径方向における引張力を低く保つという利点を有する。特に、旋回可能な接続は、タワー部分のエレメントに一層均一なプレストレスを与えることを可能にするので、タワー部分当たり１つの締付けエレメントで既に十分である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月26日(2019.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）のタワー（１０２，２０）のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）であって、
圧縮エレメント（２５０）と、引張エレメント（３１０，３２０）と、を備え、
前記引張エレメント（３１０，３２０）は、設置状態において、その広がりの主方向とほぼ水平に配置され、その広がりの主方向と直交関係にある方向において、タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）から離間しており、中間エレメント（４１０）を介して圧縮エレメント（２５０）に接続されている、
タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項２】
前記引張エレメント（３１０，３２０）は、締付けエレメント（３３０）を有している、
請求項１に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項３】
前記中間エレメント（４１０）は、旋回可能な構成であり、および／または、前記圧縮エレメント（２５０）および／または前記引張エレメント（３１０、３２０）に旋回可能に接続されている、
請求項１または２に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項４】
前記圧縮エレメント（２５０）は、別のタワーセグメント（２００、２０１、２０２、２０３、２１０、２２０）の側面（２５１）への当接接続を形成するために、設置状態で配置され、適合された少なくとも１つの側面（２５１）を有している、
請求項１から３のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項５】
前記圧縮エレメント（２５０）は、互いに対して傾斜して配置された２つの側面（２５１）を有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項６】
前記中間エレメント（４１０）は、前記圧縮エレメント（２５０）および／または接続エレメント（４２２）を有する前記引張エレメント（３１０，３２０）に接続されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項７】
前記圧縮エレメント（２５０）は、設置状態における上面である接続面において、および／または、設置状態における下面である接続面において、１つ、２つまたはそれ以上の位置決めエレメントを有している、
請求項１から６のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項８】
前記タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）は、２つの前記中間エレメント（４１０）を有し、
前記引張エレメント（３１０、３２０）の広がりの主方向における互いの間隔は、前記圧縮エレメント（２５０）の側面（２５１）に対するその間隔の倍数である、
請求項１から７のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項９】
前記引張エレメント（３１０，３２０）と前記圧縮エレメント（２５０）との間の間隔は、タワーの半径の最大５０％である、
請求項１から８のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の２つ、３つあるいはそれ以上のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）を備え、前記引張エレメント（３１０，３２０）は、互いに接続され、前記圧縮エレメント（２５０）は、当接接続によって接続されている、
風力タービン（１０１）のタワー部分（２１，２２）。
【請求項１１】
前記圧縮エレメント（２５０）の上部接続面は、異なる平面にあり、前記圧縮エレメント（２５０）の下部接続面は、異なる平面にある、
請求項１０に記載の風力タービン（１０１）のタワー部分（２１，２２）。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の少なくとも１つのタワー部分（２１，２２）、および／または、
請求項１から９のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）、
を備えた風力タービン（１００）のタワー（１０２，２０）。
【請求項１３】
請求項１２に記載のタワー（１０２，２０）、および／または、
請求項１０または１１に記載のタワー部分（２１，２２）、および／または、
請求項１から９のいずれか１項に記載のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）、
を備えた風力タービン（１００）。
【請求項１４】
風力タービン（１００）のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）の製造方法であって、
圧縮エレメント（２５０）を提供し、
引張エレメント（３１０，３２０）を提供し、
中間エレメント（４１０）を介して前記引張エレメント（３１０、３２０）を前記圧縮エレメント（２５０）に接続し、前記引張エレメント（３１０、３２０）は、設置状態においてほぼ水平に広がるその主方向を持って配置され、広がりのその主方向と直交する方向において前記タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２１０，２２０）から離間している、
方法。
【請求項１５】
風力タービン（１００）のタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）の接続方法であって、
請求項１から９のいずれか１項に記載の２つのタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）を提供し、
当接接続によって、２つのタワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）の前記圧縮エレメント（２５０）を接続し、
２つの前記タワーセグメント（２００，２０１，２０２，２０３，２０１０，２２０）の前記引張エレメント（３１０，３２０）を接続する、
方法。
【国際調査報告】
2019525068.tif 000014
2019525068.tif 000015
2019525068.tif 000016
2019525068.tif 000017
2019525068.tif 000018
2019525068.tif 000019