CN107110281B - 用于模块化的工业设备的安装系统 - Google Patents

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Abstract

一种模块化的设备(1)，特别是一种模块化的工业设备，包括多个长方体形的设备模块(20、40、40a、40c)，这些设备模块在两个或更多层中上下堆叠地布置。模块具有带若干固定点(24、24´、44、44´)的承载结构，其中，所述固定点设置用于将一个模块与处于其上层和/或其下层的邻接的模块的相应的固定点连接。一个层的模块与处于其上层和/或其下层的邻接的模块在水平的平面中形状配合地借助连接元件(64)连接，该连接元件具有双锥体或双截锥的形状。设置至少一个带拉紧元件(62)的拉力装置(62、70、80)，用该拉力装置能够沿着竖直线用拉力相对最上层的模块(40c)加载最下层的模块(40a)或基座方块(6)，因而在所述的最下层(23)和所述的最上层(11)之间的模块与在其上层和/或在其下层的邻接的模块沿着所述竖直线在固定点处力配合地互相压紧以及因此紧固。

Description

用于模块化的工业设备的安装系统
技术领域
本发明涉及模块化的设备，特别是模块化的工业设备、供应设备、生产设备等。本发明进一步涉及用于这种设备的模块以及用于建造模块化的设备的安装套件。
背景技术
对特定的设备，特别是工业设备、供应设备、生产设备等来说可能值得追求的是，模块化地建造这些设备，以便例如能快速且有效地与新的要求相匹配。当有待生产的产品的变化让单个部件的调整或更换变得有必要时，例如在化学的生产设备中可能就是这样的情形。这种大型化学设备经常要求在多个上下叠放的安装平面内布置更大数量的设备模块。为此在现有技术中已知多种类型的开放的构架结构以及也已知多种类型的闭合的建筑物。
在工业设备中经常使用设备元件，这些设备元件，比如马达、涡轮等，引起了振动。因此必然要尽可能这样来建造工业设备，使得这些振动不会在总结构中传播或甚至于增大。
大型的工业设备，特别是化学的制造设备或石油精炼厂，尤其在如地震或大风这样的自然灾害下遭受危险。在这类灾害风险较高的区域中，或者在特别危险的地区中，例如在人口密度大的地区中，必须这样设计这些设备，使得它们本身能够承受极端的外部的影响。这种设备的空间的尺寸以及经常存在的模块化的建造，使得满足这种要求变得特别困难。单个设备模块(部件)的数量、类型、大小和重量在设备与设备之间同样大多有强烈变化。设备的性能在它们的使用寿命期间同样可能强烈改变，例如因为设备的负载波动或因为设备被重建且设备模块被替代、移除或添加。若这种设备的承载结构必须适应新的情况，那么经常需要在昂贵的且费用巨大的动态的结构力学的分析的基础上对设备的大多复杂的结构作昂贵的改变。
同样有利的是在必须以有效的方式拆开以及能运输的工业设备中的模块化的建造，以便例如运输到偏僻的地点以及重新建造好。可能的应用在此例如是采矿中需要的发电厂、加工设备、控制设备等，然而对此几年之后不得不更新。
EP 0572814 A1示出了一种化学的设备，它具有多层的结构体，结构体带有不同的结构段，结构段带有上下叠放的房间。带有配属的接头的设备部件在这些房间中安置在移动式支架上。设备部件可以在支架上快速地在侧向从所述房间取出和更换。反之，基础结构则是固定的，以及不能以简单的方式修改或更换。
模块化的系统应当有利地由较为小体积的零件构成，以便能有效地运输这些系统。建造和拆卸在没有大的结构性耗费的情况下又应当是可能的。
已知的是，组装标准集装箱尺寸的单个模块，例如用来建造用于大型建筑工地的临时建筑物。这种模块化的系统基于模块的标准规格能简单地运输，并且可以如普通的集装箱那样并排或上下堆叠。但这种结构的稳定性有限，以及尤其无法对抗例如在地震中出现那样的强烈的机械的负荷。
由现有技术进一步已知用于建造建筑物的系统，它们尤其能对抗自然灾害、如地震和大风。
US 6151844说明了用于建造单层或多层建筑物的结构，这些建筑物带有通过拉杆沿竖直方向预紧的壁元件。通过预紧壁元件使这些壁元件对抗外部的风力作用和地震而稳固。
WO 2005/121464 A1说明了用于抗地震的模块化的建筑物的框架结构，在这些框架结构中，梁在连接节点中聚在一起，因而力从梁同心地传递到这些节点。
WO 95/30814 A1说明了减震的以及抗地震的建筑物，其由能变形的竖直的核心建筑物和包围这个核心建筑物的外部的结构组成，外部的结构借助吸收能量的减震元件连接。外部结构由减震地支承在地面上的下部和支承在该下部上的上部组成。
US 4766708说明了一种用于减震的建筑结构的模块化的系统。该系统具有带基本上矩形的容纳区域的框架结构，模块化的单元能嵌接到这种容纳区域中。容纳区域分别具有隔震的元件。
WO 2014/074508 A1说明了用于连接模块化的单元的系统，在这种系统中，各八个在角落中拼在一起的经堆叠的长方体形的模块借助一块板连接。连接板与下层的四个在角落处毗连的模块的顶梁旋拧。上层的四个模块用它们的底梁安放在连接板上，其中，用环形的销确保了模块的正确的取向。通过在模块的垂直的棱边处的支柱内的拉杆，各两个上下叠放的连接元件相互张紧。这造成了全部八个彼此毗连的模块在它们的角落处的形状配合的和力配合的连接。这些单个的连接点彼此机械地隔离，因此它们仅间接地通过模块相互连接。
GB 1244356公开了用于由多个长方体形的模块来模块化地建造建筑物的另一种系统。模块由四个形式为空心型材的垂直的支柱构成，支柱在两个对置的侧面处在棱边处与横撑杆连接，且在另外两个对置的侧面处通过形式为起波纹的板的侧壁连接。模块在上面通过顶板闭合以及在下面通过底板闭合。在角落处，八个彼此毗连的模块的支柱分别通过连接元件沿水平线形状配合地相互连接。在支柱中布置着拉杆，所有上下叠放的模块的齐平的支柱用拉杆相互张紧。这造成了相互毗连的模块在它们的角落处的形状配合的和力配合的连接。在此，连接点也彼此机械地隔离。
WO 2010/031129A1示出了用于由多个模块来模块化地建造建筑物的另一种系统。在长方体形的模块处，在两个相反的侧壁处沿着纵向在外面处布置着各两根垂直的支柱。这些支柱略微错开布置，因而两个在侧向毗连的模块的支柱沿着纵向齐平地相互紧靠。通过这些支柱的旋拧完成了相应的两个模块彼此间的紧固。类似地进行相邻的模块沿纵向的连接。上下叠放的模块的支柱齐平地布置，其中，定心元件确保了正确的取向。齐平的支柱同样分别成对地相互旋拧。这引起了连接点，在这些连接点处，各四个在棱边处相互紧靠的模块形状配合地连接。在此，在每一条棱边处都设置一个或两个这种连接点。这些单个的连接点彼此机械地隔离。
WO 2004/094752 A1还公开了一种用于模块化地建造建筑物的系统。在模块的上下叠放的支柱之间布置着连接元件，该连接元件带有外部的法兰和上方及下方的截锥，截锥具有不同的上升角。与截锥和法兰齐平地布置着一个通孔。在安装状态下，连接模块的法兰安放在处于其下的模块的支柱上，处于其上的模块的支柱则安放在连接元件的法兰上。连接元件的截锥布置在支柱的相应的锥形的凹部中。垂直地穿过所有上下叠放的支柱和连接元件地布置着一根穿通式拉杆，用该拉杆将模块沿垂直的方向相互张紧。在模块侧向移动时规定，在一定的移动距离后，连接元件的斜的锥形壁安放在支柱的容纳开口的斜的锥形壁上，因而进一步的侧向的移动也导致了沿竖直线的移动，跟因此用作减震器的拉杆的弹簧力相反。进一步设置带有两个相邻的截锥元件的连接元件，两个在侧向相邻的模块在角落处能够通过这两个连接元件相互连接。在此，总结构的模块的单个的连接点彼此机械地隔离。
这些系统中没有一个系统能实现模块化的工业设备，这些工业设备能灵活地设计、有效地建造以及也能有效地拆除，它们的模块能简单地运输，且同时安全地抵抗极端的机械的负荷、如地震或大风。
因此在这个领域中存在普遍的进步的需求。
发明内容
本发明的任务是，提供本文开头所述类型的模块化的设备，这些设备没有上面提到的和其它的缺陷。
按本发明的模块化的设备应当有利地允许了设备的灵活的规划和造型。所述的模块化的设备应当能够有效地建造和拆卸。模块化的设备同时应当安全地承受住极端的机械的负荷如地震或大风，但也安全地承受住普通的气候影响。
设备的单个的模块有利地能简单地运输。单个的设备模块的基础结构应当能成本低廉地制造。
本发明的另一个任务是，提供用于建造模块化的设备的安装套件，该安装套件允许了由单个模块建造这种设备。
这个任务和另一个任务通过按本发明的模块化的设备、用于所述模块化的设备的按本发明的模块以及用于建造所述模块化的设备的按本发明的安装套件解决。模块化的设备带有多个长方体形的设备模块，这些设备模块在两个或更多层中上下堆叠地布置；其中，所述模块具有带固定点的承载结构；所述固定点设置用于将模块与处于其上层和/或其下层的邻接的模块的相应的固定点连接；一层的模块与处于其上层和/或其下层的邻接的模块在水平的平面中形状配合地连接；设置至少一个带拉紧元件的拉力装置，用该拉力装置能够沿着竖直线用拉力相对最上层的模块加载最下层的模块或基座方块，因而在所述的最下层和所述的最上层之间的模块与在其上层和/或在其下层的邻接的模块沿着所述竖直线在所述固定点处力配合地互相压紧以及因此紧固；在所述模块的承载结构的上侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了第一平面，以及在所述承载结构的背对所述上侧的下侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了平行于第一平面的第二平面；其中，所述轴承元件用作所述模块的固定点；以及在所述上侧上的轴承元件和在所述下侧上的轴承元件分别形成了一对，且彼此对准地沿着平行于所述平面的法线的直线布置；其特征在于，所述的轴承元件具有锥形的凹部；以及相邻的层的两个彼此邻接的模块的两个彼此面对的轴承元件通过连接元件连接，其中，该连接元件具有双锥体或双截锥的形状，且相应地该连接元件的一个锥体或截锥布置在所述两个轴承元件中的其中一个的锥形的容纳部中且直接齐平地安放在该容纳部上，其中，所述连接元件的锥形侧表面和所述轴承元件的容纳部的锥形侧表面成形成使得连接元件的锥体或截锥能够齐平地安放在轴承元件的锥形的容纳部中，而配属的模块的一部分则没有安放在该连接元件的不属于所述的锥体或截锥的侧表面的表面上。用于建造所述模块化的设备的安装套件包括多个带有承载结构的模块，其中，在该承载结构的上侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了第一平面；在该承载结构的背对所述上侧的下侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了平行于第一平面的第二平面；在所述上侧上的轴承元件和在所述下侧上的轴承元件分别形成了一对且彼此对准地沿着平行于所述平面的法线的直线布置；以及所述的轴承元件具有锥形的凹部；多个连接元件，它们具有双锥体或双截锥的形状；以及一个或多个拉紧元件；其中，所述连接元件的锥形侧表面和所述轴承元件的容纳部的锥形侧表面成形成使得连接元件的锥体或截锥能够齐平地安放在轴承元件的锥形的容纳部中，而配属的模块的一部分则没有安放在该连接元件的不属于所述的锥体或截锥的侧表面的表面上。模块化的设备带有多个长方体形的功能模块和多个连接模块，所述功能模块在两个层或更多层中上下堆叠地布置；其中，连接模块布置在两个直接相邻的功能模块的对置的侧面之间，且在这些功能模块的相应的侧面处分别在三个或更多布置在一个平面内的连接点处力配合和/或形状配合地与相应的功能模块的承载结构连接。进一步的优选的实施形式在以下说明中给出。
在这一公开文本的框架内，概念“模块化的设备”另外还涉及工业设备，其由单个的模块组成，例如涉及化学的生产设备，在这些化学的生产设备中，各种部件(例如反应器、箱、过滤器、泵、热交换器等)典型地例如通过线路等相互有效连接。
这种工业设备也可以包括其它的处理设备，比如在采矿业中用于碾碎、冲洗、分拣或运输矿石的装置。发电厂也能模块化地建造。由本申请人的WO 2011/061299 A1例如已知用于使用含碳的材料以及用于产生能量的设备。这种设备也可以实现为模块化的设备。
技术人员清楚，概念“模块化的设备”基本上包括所有技术的或工业的设备和装置，它们由单个模块组成或可以由单个模块组成，特别是化学的生产设备、电厂设备、供应设备、清洁设备、加工设备等，但也可以是其它的设备、如仓储系统、停车库，以及可以由单个模块建造而成的模块化的建筑物。
在带有多个在两个层或多个层中上下堆叠布置的长方体形的设备模块的按本发明的模块化的设备，特别是模块化的工业设备的本发明的第一个方面中，
- 所述模块具有带固定点的承载结构，其中，固定点设置用于将一个模块与处于其上层的和/或处于其下层的邻接的模块的相应的固定点连接起来；
- 一层的模块与处于其上层的和/或处于其下层的邻接的模块在水平的平面内形状配合地连接；
- 设置至少一个带拉紧元件的拉力装置，用该拉力装置可以沿着竖直线用一个拉力相对最上层的模块加载最下层的模块或基座方块，因而在所述的最下层和所述的最上层之间的模块与在其上层和/或在其下层的邻接的模块沿着竖直线在固定点处力配合地互相压紧以及因此紧固；
- 在模块的承载结构的上侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了第一平面，以及在承载结构的背对所述上侧的下侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了平行于第一平面的第二平面；其中，轴承元件用作模块的固定点；
- 在上侧上的轴承元件和在下侧上的轴承元件分别形成了一对，且彼此对准地沿着平行于平面的法线的直线布置；
- 所述的轴承元件具有锥形的凹部；以及
- 相邻的层的两个彼此邻接的模块的两个彼此面对的轴承元件通过一个连接元件连接，其中，连接元件具有双锥体或双截锥的形状，且相应地连接元件的一个锥体或截锥布置在两个轴承元件中的其中一个的锥形的容纳部中且直接齐平地安放在这个容纳部上。
连接元件的锥形侧表面和轴承元件的容纳部的锥形侧表面有利地这样成形，使得连接元件的锥体或截锥可以齐平地安放在轴承元件的锥形的容纳部中，配属的模块的一部分则没有安放在连接元件的一个不属于所述锥体或截锥的侧表面的表面上，特别是没有安放在连接元件的垂直于双截锥或双锥体的纵轴线的表面上。
在一个模块的两个成对的轴承元件之间可以布置各一根支柱。这根支柱吸收沿着竖直线的静态的力。
拉力元件有利地包括用于在最下层的一个模块中的拉紧元件的锚以及张紧装置，用该张紧装置使拉紧元件可以张紧和/或可以维持拉应力。拉紧元件可以例如实施成唯一一根或多根平行的拉杆，或者实施成单根或多根平行的拉索。拉力装置特别有利地具有弹簧元件，该弹簧元件基于外部的因素、例如基于温度变化可以一定程度上均衡拉紧元件的长度变化。
在之前提到的按本发明的设备的一个有利的变型方案中，带梁模块和一个或多个功能模块的层交替地上下叠置。
在前述的按本发明的设备的另一个有利的变型方案中，这样布置模块，使得在至少一层模块中，所述层的两个或更多模块的固定点与在其上层和/或处在其下层的一个共同的模块的固定点连接。这导致，一个层的相邻的模块通过另一个层的所述共同连接的模块机械地连接，这在总的设备中导致了加固。
在前述的按本发明的设备的另一个有利的变型方案中，模块这样交错地布置和堆叠，使得模块的至少一部分形成了三维的格栅。这个特征也导致了总的设备的机械的加固。
这些这样在总体上机械地加固的模块化的设备可以基于它们的很大的刚度而仅以极小的程度振动，因而通过单个的设备部分、如旋转的机器或其它振动源，或者通过外部的机械的影响、例如风力作用或地震引起的振动无法起振，且结构的固有频率尽可能高。
在前述的按本发明的设备的再另一个有利的变型方案中，模块的轴承元件具有中央的开口，因而拉紧元件沿着由各两个成对的轴承元件限定的直线能导引穿过或导引穿过了所述开口。
在前述的按本发明的设备的再另一个有利的变型方案中，连接元件具有通孔，拉紧元件能导引穿过或导引穿过了该通孔。
在前述的按本发明的设备中，有利地这样来布置模块，使得所有模块的轴承元件沿着多条平行于竖直线的直线对准，以及拉紧元件能沿着每一条这种直线导引穿过或者拉紧元件沿着每一条这种直线布置。
之前提到的按本发明的设备的另一个特别有利的变型方案具有至少一个用于在温度变化时维持在拉紧元件处的拉应力的张紧装置；带有固定或支承在设备的最上层或最下层的模块上的基础结构、能相对该基础结构沿着拉紧元件的纵轴线活动的轴承以及弹簧元件，该弹簧元件布置在基础结构和能够活动的轴承之间，其中，拉紧元件的第一端部安放在张紧装置的可以活动的轴承上或与这个轴承连接，拉紧元件的第二端部在设备的相反的一侧处安放在对接轴承上或与这个对接轴承连接，以及其中，拉紧元件的第一弹性常数D1与弹簧元件的第二弹性常数D2的比D1/D2为至少4/1，优选至少6/1以及特别优选至少9/1。
按本发明的用于建造模块化的设备的安装套件按照本发明的第一个方面包括：
- 带有承载结构的多个模块，其中，在该承载结构的上侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了第一平面；在承载结构的背对所述上侧的下侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了平行于第一平面的第二平面；在所述上侧上的轴承元件和在所述下侧上的轴承元件形成了一对且彼此对准地沿着平行于平面的法线的直线布置；以及所述的轴承元件具有锥形的凹部；
- 多个连接元件，它们具有双锥体或双截锥的形状；以及
- 一个或多个拉紧元件；
- 其中，连接元件的锥形侧表面和轴承元件的容纳部的锥形侧表面这样成形，使得连接元件的锥体或截锥可以齐平地安放在轴承元件的锥形的容纳部中，配属的模块的一部分则没有安放在连接元件的一个不属于所述锥体或截锥的侧表面的表面上，特别是没有安放在连接元件的垂直于双截锥或双锥体的纵轴线的表面上。
模块的轴承元件有利地具有中央的开口，因而拉紧元件能沿着一条由各两个成对的轴承元件限定的直线导引穿过该开口。
在这种按本发明的安装套件的一个有利的实施形式中，连接元件具有通孔，拉紧元件能导引穿过该通孔。
这种按本发明的安装套件的另一个有利的实施形式包括至少一个用于在温度变化时维持在拉紧元件处的拉应力的张紧装置，该张紧装置带有能固定或能支承在模块上的基础结构、可以相对该基础结构活动的轴承以及带有弹簧元件，弹簧元件布置在基础结构和可以活动的轴承之间，其中，拉紧元件的第一端部能支承在张紧装置的可以活动的轴承上或能够与这个轴承连接，以及其中，拉紧元件的第一弹性常数D1与弹簧元件的第二弹性常数D2的比D1/D2为至少4/1，优选至少6/1以及特别优选至少9/1。
在本发明的第二个方面中，按本发明的模块化的设备具有多个长方体形的设备模块，它们以两层或多层上下叠放地布置。这些模块具有带固定点的承载结构，其中，所述固定点设置用于将模块与在其上层和/或在其下层的邻接的模块的相应的固定点连接起来。一层模块与在其上层和/或在其下层的邻接的模块在水平的平面中(沿着水平线)形状配合地连接。进一步设置至少一个带有拉紧元件的拉力装置，用该拉力装置可以沿着竖直线(铅垂线)用一个拉力相对最上层的模块加载最下层的模块或基座方块，因而在所述的最下层和所述的最上层之间的模块与在其上层和/或在其下层的邻接的模块沿着竖直线在固定点处力配合地互相压紧以及因此紧固。
拉力装置有利地包括用于在最下层的一个模块中的拉紧元件的锚以及张紧装置，拉紧元件可以用该张紧装置张紧和/或可以用该张紧装置维持拉应力。拉紧元件可以例如实施成唯一一根或多根平行的拉杆，或者实施成单根或多根平行的拉索。拉力装置特别有利地具有弹簧元件，该弹簧元件基于外部的因素、例如基于温度变化可以一定程度上均衡拉紧元件的长度变化。
带有一个梁模块和一个或多个功能模块的层有利地在这种模块化的设备中交替地上下叠置。
在这种模块化的设备的另一个有利的实施变型方案中这样布置模块，使得在至少一层模块中，所述层的两个或更多模块的固定点与在其上层和/或处在其下层的一个共同的模块的固定点连接。这导致，一个层的相邻的模块通过另一个层的所述共同连接的模块机械地连接，这在总的设备中导致了加固。
同样有利的是，在按本发明的模块化的设备中，模块这样交错地布置和堆叠，使得模块的至少一部分形成了三维的格栅。这个特征也导致了总的设备的机械的加固。
这些这样在总体上机械地加固的模块化的设备可以基于它们的很大的刚度而仅以极小的程度振动，因而通过单个的设备部分、如旋转的机器或其它振动源，或者通过外部的机械的影响、例如风力作用或地震引起的振动无法起振，且结构的固有频率尽可能高。
在这种按本发明的模块化的设备中，在模块的承载结构的上侧上备选或附加地布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了第一平面；以及在承载结构的背对所述上侧的下侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了平行于第一平面的第二平面。在所述上侧上的轴承元件和在所述下侧上的轴承元件分别形成了一对且彼此对准地沿着平行于所述平面的法线的直线布置。轴承元件用作模块的固定点。
在按本发明的设备的这种实施形式中，模块的轴承元件特别有利地具有锥形的凹部。模块的轴承元件附加或备选地具有中央的开口，因而拉紧元件沿着由各两个成对的轴承元件限定的直线能导引穿过或导引穿过了所述开口。
在模块的两个成对的轴承元件之间可以布置各一根支柱。这些支柱沿着竖直线吸收静态的力。
在一个有利的变型方案中，相邻的层的两个彼此邻接的模块的两个彼此面对的轴承元件通过一个连接元件连接。所述模块的轴承元件特别有利地具有锥形的凹部，且所述连接元件具有双锥体或双截锥的形状，其中，相应地连接元件的一个锥体或截锥齐平地布置在两个轴承元件中的其中一个的锥形的容纳部中。连接元件有利地具有通孔，拉紧元件能导引穿过或导引穿过了所述通孔。
在按本发明的模块化的设备中，特别有利地这样来布置模块，使得所有模块的轴承元件沿着多条平行于竖直线的直线对准。拉紧元件能沿着每一条这样的直线导引穿过或者拉紧元件能沿着这些直线中的每一条布置。
用于模块化的设备的按本发明的模块具有承载结构，其中，在承载结构的上侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了第一平面，以及在承载结构的背对所述上侧的下侧上布置着三个或更多轴承元件，这些轴承元件限定了平行于第一平面的第二平面。在所述上侧上的轴承元件和在所述下侧上的轴承元件分别形成了一对且彼此对准地沿着平行于所述平面的法线的直线布置。
这种按本发明的模块的轴承元件有利地具有锥形的凹部。轴承元件备选或附加地具有中央的开口，因而拉紧元件能沿着由各两个成对的轴承元件限定的直线导引穿过所述开口。
在另一个有利的变型方案中，在两个成对的轴承元件之间布置着各一根支柱。
在这种模块的承载结构处可安装外套。在一个有利的变型方案中，该外套实施成标准集装箱(ISO集装箱)。
用于建造按本发明的模块化的设备的按本发明的安装套件包括多个按本发明的模块和一个或多个拉紧元件。这种安装套件特别有利地具有多个连接元件，模块的固定点可以与这些连接元件连接。
在本发明的第三个方面中，按本发明的模块化的设备，特别是模块化的工业设备，包括多个长方体形的功能模块和多个连接模块，所述功能模块在两个层或多个层中上下堆叠地布置。连接模块布置在两个直接相邻的功能模块的对置的侧面之间，且在这些功能模块的相应的侧面处在三个或更多布置在一个平面内的连接点处形状配合和/或力配合地与相应的功能模块的承载结构连接。
一组连接模块中的布置在一个共同的平面(x-y)、(y-z)或(x-z)中的两个或更多连接模块有利地设计成共同的连接模块。
至少一对功能模块同样有利地通过多于一个的连接模块在其侧面处连接。
附图说明
接下来参考附图以更好地理解本发明。这些附图仅示出了发明主题的若干实施例，而不适合让本发明局限于此文中公开的特征。
在下面的附图和相关的说明中，相同或相同地作用的部分设有相同的附图标记。模块仅示意性地作为长方体或圆形的立方体示出。
图1(a)在前视图中，(b)在左边的侧视图中以及(c)在俯视图中示意性示出了按本发明的模块化的设备的一个可能的实施形式；
图2示意性示出了在两个模块之间的连接部位的横截面(在图1的按本发明的模块化的设备中的细节A)；
图3示意性示出了在最上面一层的模块和张紧装置之间的连接部位的横截面(在图1的按本发明的模块化的设备中的细节B)；
图4示意性示出了张紧装置的一个备选的实施形式的横截面；
图5示意性地在左边的侧视图中示出了如在图1中示出那样的按本发明的模块化设备的功能模块和中间模块的承载结构的一种可能的设计方案；
图6(a)在前视图中以及(b)在左边的侧视图中示意性示出了按本发明的模块化的设备的另一个可能的实施形式，带有竖直取向的模块；
图7示出了按本发明的模块化的设备的另一个实施形式的三维的模型的两个不同的视图(a)、(b)；
图8在立体图中示出了按本发明的模块化的设备的另一个实施形式的示意图；
图9在立体图中示出了按本发明的模块化的设备的再另一个实施形式的示意图；
图10在立体图中示出了按本发明的模块化的设备的另一个实施形式的示意图；
图11在立体图中示出了模块化的设备的再另一个实施形式的示意图；
图12同样在立体图中示出了模块化的设备的一个备选的实施形式的示意图；
图13在立体图中示意性示出了功能模块的在水平方向形状配合的支承的两个可能的变型方案，图13(a)中带有在锥形的轴承元件中的连接螺栓，以及图13(b)中带有围绕的侧向的支架。模块的部分在图中被切去，以便使支承的实施方案变得可见；
图14(a)在前视图中以及图14(b)在侧视图中示意性示出了按本发明的模块化的设备的另一个实施形式；
图15示意性地在前视图中示出了按本发明的模块化的设备的另一个实施形式；
图16示意性地在侧视图中示出了按本发明的模块化的设备的再另一个实施形式。
具体实施方式
图1中示意性示出了按本发明的模块化的设备1的一个可能的实施例。在图2和3中示意性示出了不同的连接部位。模块化的设备1由六个功能模块20和八个中间模块40构成，它们都交叉堆叠地布置在一个共同的基座6上。在附图中仅示意性示出的功能模块20和中间模块40具有立方体的外部的形状，且由一个承载结构和多个在单个模块中存在的设备元件构成。在下文中还将继续探讨所述模块的建造。将模块视作刚性的、抗拉和抗压的、抗扭的立方体的元件，就此而言足以阐释按本发明的模块化的设备的工作原理。
模块的交叉堆叠具有这样的效果，即，作用到单个模块上的力，例如基于风、地震或由于在设备中运行的机器和装置的机械的振动，不能直接通过设备结构传播，而是沿结构的其它方向偏转。这引起了总结构的加固以及伴随固有振荡频率的提高。
模块20、40在上侧和下侧上具有各八个轴承元件24、24´、44、44´，连接元件64布置在这些轴承元件中(在图1中仅示意性示出)，它们将模块相互定心且形状配合地固定在水平的平面中。基于轴承元件的布置，上下叠放的连接元件沿着竖直线(铅垂线)齐平地布置。拉紧元件62沿着竖直的方向延伸穿过所有的模块20、40和连接元件64，模块用拉紧元件沿着竖直的方向互相张紧。
连接元件64在所示示例性中具有镜像对称的双截锥的形状，带有两个锥形的侧表面66、66´和一个用于让在所示实施例中实现为拉杆的拉紧元件62导引穿过的通孔68。
其它的造型也是可能的，例如平截头棱锥。但双重的锥形的造型具有这样的优势，即，连接元件自动地在同样锥形的轴承元件中定心。此外，在最后张紧拉紧元件时，将锥形的连接元件这样压入同样锥形的轴承容纳部中，使得由此就已经产生了巨大的机械的稳定性。这相应地以此为前提，即，如在所示示例中那样使连接元件和轴承元件这样相互适应，从而使仅连接元件的锥体的锥形的侧表面和轴承元件的容纳部的锥形凹陷的侧表面彼此紧靠。另外在所示的锥形的形状中，双截锥的哪一侧处在下方以及哪一侧处在上方且提供了哪个角位置并不重要，这简化了安装。连接元件有利地由经锻造的钢制成。
拉紧元件62在最下层的中间模块40、40a的拉杆锚70之间垂直地穿过所有模块20、40和连接元件64延伸至在最上层的模块40、40c上方的张紧装置80。拉紧元件可以如在所示示例中那样设计成拉杆，特别是设计成一体式拉杆，或者设计成由两部分或更多部分组成的拉杆。这种拉杆可以例如由钢制成，或由其它合适的材料、如碳纤维制成。取代拉杆的是也可以使用拉索，不过拉索此时基于静态的应用而不提供更多价值，且拉杆基于更为简单的制造和安装而有利。同样可以使用多根平行导引的拉杆或金属丝绳作为拉紧元件。
功能模块20和中间模块40在下侧21、41上具有有锥形的侧表面25、25´、45、45´和中央的开口26、46的轴承元件24、44，连接元件64布置在这些开口中。一致的轴承元件24´、44´布置在上侧22、42上。这些轴承元件有利地由合适的金属的材料制成，且与模块20的承载结构(未示出)稳定地连接。
在两个模块20、40之间的连接在图2中示出(在图1中的细节A)。连接元件64在轴承元件24´中布置在功能模块20的上侧22上，且用下方的锥形的侧表面66安放在轴承元件24´的锥形的侧表面25´上。在布置于其上的中间模块40的下侧41上，有锥形的侧表面45的轴承元件44安放在连接元件64的上方的锥形的侧表面66´上。拉杆62从锚固装置出发，穿过轴承元件24的中央的开口26，穿过通孔68以及穿过轴承元件44的中央的开口46朝着在设备的上端部处的张紧装置延伸。
最下层的中间模块40、40a直接或间接安放在混凝土基座6上，且用合适的基座锚桩72形状配合地固定在基座6中。在安装最下层的模块40、40a时，必要时必须使用间隔元件，以便确保在基座上的模块的持久正确的水平的定向。在最下层的模块中布置着拉杆锚70(在图1中仅示意性示出)，拉杆62固定在这些拉杆锚处。拉杆可以例如具有螺母，螺母拧到拉杆的位于末端的外螺纹上。但技术人员也已知可逆地将拉杆锚固在结构中的各种其它的可行方案。
作为将拉杆锚固在最下层的模块中的备选以及将这些模块单独锚固在基座中的备选，也可以将拉杆直接锚固在基座块8中。但这种变型方案需要在基座中装上必须相应精确地取向的锚固装置和轴承元件，并且相应地更为昂贵。在这种实施变型方案中原则上可以将基座8作为最下方的模块对待。
在最上层的中间模块40、40c的上侧上布置着张紧装置80，这些张紧装置用于将拉紧元件的拉应力在广泛的温度范围上保持在特定的公差范围内。这尤其重要，因为按本发明的模块化的设备承受气候状况，且可以相应地经受住强烈的温度波动。在钢在室温下约10-5K-1的线性膨胀系数下，在例如可能在荒漠地区一天内出现50℃的温度变化时，这在钢制的有20米的长度的未受负荷的拉杆中导致了10 mm的长度变化。拉杆在很小的拉伸范围内作用为有基本上恒定不变的弹性常数的极为刚性的拉力弹簧。若拉杆如普遍常见那样直接张紧，因而引起的拉力与拉杆的拉伸线性地相关，那么这种长度改变导致了拉应力的大幅下降或导致了拉应力的大幅增加。这在极端情形下导致，甚至不再施加拉应力，或者值处在可能导致拉杆受损的过高的范围内。例如在最初20 m长的拉杆拉伸了20 mm时，长度下降- 10 mm导致约50%的更高的拉力，或者在长度增加+10 mm时导致了约50%的更小的拉力。
张紧装置在图3中由此解决了这个问题，即，在所示实施例中实现为预压缩的压力螺旋弹簧的附加的弹簧元件90均衡了拉杆62的正的或负的长度变化。在张紧的状态下，经压缩的压力弹簧90的力对应用作拉力弹簧的拉杆的相反的拉力。在此，这样来选择弹簧元件90的弹性常数D2，使得这个弹性常数要比拉杆的弹性常数D1小得多，这就是说，压力弹簧更软。然后在拉杆基于温度变化缩短或变长时，同时压缩的或膨胀的压力弹簧均衡了长度变化的大部分效果。针对串联布置的弹簧元件，引起了整个系统的弹性常数D为1/D =(1/D1+1/D2)。若弹性常数的比例如为D1/D2 = 9/1，那么整个系统的弹性常数还是D2的90%或D1的10%。若现在拉杆基于温度下降缩短或变长，那么拉力的增加或下降相对仅带有拉杆却没有弹簧的系统仅是所述值的约10%。以这种方式使拉力的值在恰当选择弹性常数时即使在极端的温度变化下也处在较窄的带宽内。
带有这种张紧装置的按本发明的模块化的设备的另一个优点是在地震时的特性。在强烈的地震时整个模块化的设备可能向上加速，以及接下来又向下下落，这对应负的加速。在后者的情况下，加速力没有通过设备的承载结构作用，而是通过拉杆作用。压力弹簧在这种情况下也均衡这种负荷，且即使在负的加速度下也负责模块的安全的接合。
张紧装置80的所示的实施例用锥形的轴承元件82套装在连接元件64上，连接元件又安放在中间模块40、40c的轴承元件44´上，与上文所说明的在模块20、40之间的连接类似。带有中央的开口和套筒93的第一支承盘92布置在轴承元件82上，压力弹簧90安放在该第一支承盘上。压力弹簧因此用一个端部安放在张紧装置80的静态支承在模块的最上层11上的基础结构81上。所述的支承盘92例如借助螺钉(未示出)以恰当的方式与轴承元件82连接。带有中央的开口和套筒95的第二支承盘94安放在压力弹簧的上侧上。嵌入彼此的套筒93、95在压力弹簧膨胀/压缩时用作导引装置。支承盘94形成了用于拉杆的上端部的可以活动的轴承。拉杆62在其上端部63处具有外螺纹。螺母84拧在这个外螺纹上，螺母将拉杆62的拉力传递给第二支承盘94以及因此传递给压力弹簧90。能拆卸的壳体86保护张紧装置不受气候影响。
取代单个元件的是，连接元件64和轴承元件82也能一体式设计。在轴承元件82关于支撑在其上的压力弹簧90的尺寸当的情况下同样可以取消支承盘92。取代用压力弹簧的是，张紧装置的弹簧元件也可以用拉力弹簧实现，该拉力弹簧布置在拉杆上方。同样可以使用多个压力弹簧，或堆叠的盘簧。
图4示出了张紧装置80的另一个可能的实施形式，在该张紧装置中，弹簧元件90设计成预紧的螺旋拉力弹簧。形状为空心圆柱形的基础结构81用法兰87固定在最上层11的模块上。固定可以例如通过焊接、螺旋连接或其它合适的固定方式完成。可以活动的轴承94与拉力弹簧90的一个端部连接。拉力弹簧的另一个端部则与在基础结构81的上端部处的板连接。支承盘94形成了用于拉杆62的可以活动的轴承。拉杆62的上端部63延伸穿过可以活动的轴承的开口以及借助布置在拉杆的外螺纹(未示出)上的螺母支撑在轴承94上。与张紧装置的上述第一个示例类似，在已经安装好的状态下，张紧的拉力弹簧90的力对应用作拉力弹簧的拉杆62的相反的拉力。针对压力弹簧已经在上面提到的应用的弹性常数的比在此同样适用。相应地在拉杆基于温度变化的正的或负的长度变化中，长度变化基本上通过更软的拉力弹簧的相应的负的或正的长度变化得到均衡，因而大大减小了有效的拉应力的变化。
在安装模块化的设备时，拉杆必须用合适的器件张紧到期望的拉力。紧接着张紧装置80保持这种应力。在图3中，压力弹簧90在拉杆张紧时已经处在压缩的状态中。但为此必须先行既将拉杆62又将压力弹簧90张紧。这一点可以由此单独地发生，即，例如用一种合适的外部的装置将压力弹簧90压缩到一个特定的压力值，以及紧接着在还未受负荷的拉杆62中将螺母84齐平地拧到第二支承盘94上。在移除作用到压力弹簧上的外部的力作用后，这个压力弹簧膨胀，且在此同时张紧拉杆，直至达到平衡，平衡时压力弹簧的和拉杆的力是一致的。作为备选，拉杆和压力弹簧也能同时张紧。为此可以例如将液压装置在螺母84上方装在拉杆62上，该液压装置向下作用到压力弹簧上。在此，液压装置同时张紧压力弹簧和拉杆，直至达到期望的拉应力。紧接着螺母84齐平地拧到第二支承盘上，因而在移除液压装置时保持拉应力。
取代弹簧元件的是也可以设置液压的器件，以便均衡拉杆的长度变化，或者设置气动的弹簧，其中，后者在交替的温度下不那么有利。同样可能的是液压的活塞和弹簧系统的组合。张紧装置也可以额外具有减震元件，以避免振动在静态的系统中起振。
在一种有利的备选的实施变型方案中，弹簧元件布置在拉杆锚和最下层的模块之间，这在功能上与上面讨论过的张紧装置一致。但拉杆还从上侧起被张紧。这种变型方案具有这样的优势，即，弹簧元件可以节省空间地安置在最下层的模块40a中。
按本发明的模块化的设备1的设备模块20、40为了用作设备结构的静态的元件，除了上面已经提到的特征和兼容的外部尺寸外，必然仅能履行静态的功能。否则的话模块20、40可以任意与规定的使用目的相匹配。静态的功能一方面包含沿着拉紧元件吸收负荷，以及另一方面包含足够的刚度和机械的稳定性。
在图5中示出了功能模块20和中间模块40的静态的结构元件，如在图1(b)中所示那样。为了更为一目了然，略去了其它的模块20、40。功能模块20和中间模块40包括形式为格栅框架的各一个承载结构78。八根支柱74与该承载结构稳定地连接，这些支柱布置在轴承元件24、24´之间。每一根支柱在其整个长度上都具有空腔(未示出)，拉杆62导引穿过所述空腔。
在模块化的设备的已经安装好的状态中，模块的支柱以及布置在上下叠放的模块之间的轴承元件和连接元件，吸收设备的重量以及将该重量导到基座中。模块的承载结构78又承载属于特定模块的各种装置和设备元件等，以及同时加固了模块。通过各层交替地沿着纵向和横向布置的模块，模块化的设备作为整体最终得到了加固。
按本发明的模块化的设备的模块可以取代通过支柱地也通过承载结构本身吸收布置在其上的模块的重量以及拉杆的拉力，这相应地要求更为稳定地设定了尺寸大小的承载结构。
功能模块20或中间模块40的外套79，不具有直接的静态的功能，且首先用作气象防护。在不妨碍稳定性的情况下也可以相应地略去外套。针对模块的外部尺寸选择为与标准集装箱(ISO集装箱)兼容，以便借助载重汽车、铁路和货船实现有效运输，可以在这些外套上安置相应的夹持装置等，例如常见的夹持角(英文“corner castings”)。外套在这种情形下对应传统的集装箱的结构，例如20英尺、40英尺或45英尺的集装箱，其中，外套在这种情况下仅在运输期间履行静态的功能。但设备模块的尺寸设定绝不局限于这种集装箱规格。模块也可以具有更小或更大的尺寸。
在模块内部布置着模块的设备元件等，它们可以随模块的不同而不同。在所示的示例中，在功能模块20中在承载结构78内布置着示意性示出的较大的设备元件76。这个设备元件可以例如是机器、箱、发电机、热交换器或化学的反应器。也可以设置能行走的控制装置、停留室等。但这仅是用于图解的示例。若应当出于静态的原因而需要一个附加的功能模块，而该功能模块无需布置在这个设备元件中时，那么这种功能元件也仅由一个裸露的承载结构构成。但在这种情形下有利的是，将相应的模块设计成运输模块，在运输模块化的设备期间，可以在该运输模块内运输材料、例如连接元件或拉杆部段。
在具有比功能模块20更小的高度的中间模块40中可以布置着若干线路77、电缆槽或类似物，以便起作用地将不同的模块相互连接。在图5中示例性示出了沿中间模块40的纵向布置的线路70，该线路通过另一条线路77´与处于其上的功能模块20的设备元件76连接。线路部分在模块20、40内的连接在安装整个模块化的设备或至少相应的模块之后才建立。因为大部分线路、电缆等都处在模块内，但这些连接作业都局限于短的连接件的安装，或电缆的联接。
在迄今为止示出的实施例中，将两种基本类型的模块组合，这些模块在相关的外部尺寸上不同。具有功能模块20的仅三分之一高度的中间模块40的优势在于，为了运输，可以将三个这样的模块堆叠且暂时连接成一个单元，带有基本上和功能模块相同的外部尺寸。
但在本发明的框架内也可以建造一种带有有统一质量的模块的模块化的设备，也就是说，仅带有功能模块的设备。同样可能的是，使用多于两种的模块规格，只要按本发明的堆叠和张紧可行。
对特定的工业设备来说，需要若干相比基面很高的设备部分、例如蒸馏塔、烟气清洁设备、筒仓等。这种设备部分可以不装入迄今为止示出的模块中。但可以将这些设备部分装入可以水平运输的模块中且最终垂直竖立地装在模块化的设备中。
按本发明的模块化的设备的这种实施例在图6中示出。前三层模块40a、20、40与图1一致。但在第二层中间模块40上布置着四个高模块20a，它们又在下侧和上侧上具有各四个轴承元件24、24´(仅在图6(a)中在左边的模块20a中示意性示出)，用于容纳连接元件64。在轴承元件24、24´之间布置着支柱74。
为了稳定化高模块，可以在上侧上布置两层交错布置的模块。但这些用于稳定化的模块例如在向上敞开的高模块中是干扰性的，因而取而代之地可以如在所示的实施例中那样在相邻的高模块20a之间安放若干横撑杆51、51´。
为了运输，模块20a可以放到限定的下侧上，因而轴承元件24、24´安放在模块的端侧处。以这种方式尤其能够为高模块配设标准集装箱的外套，其中，在安装的状态中，集装箱的纵侧的端部形成了高模块的上侧和下侧。
在图6的实施例中进一步示出了设备1在基座6上的备选的固定。取代如图1中所示那样将基座锚固定在下方的模块40a的承载结构处的是，将这个基座锚固定在拉紧元件62和拉紧杆柱70的延长部分中，因而机械的力例如在地震期间直接从地面4经由基座6传递到拉紧元件62。
在按本发明的模块化的设备的另一个可能的实施形式中，这样来设计中间模块40，使得各四个中间模块与传统的标准运输集装箱相匹配。功能集装箱又具有传统的20英尺或40英尺集装箱的规格。这种按本发明的模块化的设备1的一个模型在图7(a)和(b)中在两个不同的视图中绘出。所示的设备由三个单独的方块I、II、III构成。方块I在最下层中例如由四个中间模块40a构成，这四个中间模块与基座方块(未示出)牢固地连接。在这个最下层上与之垂直地在40英尺集装箱的外套中布置着两个功能模块20。这些功能模块相应地具有十六个轴承元件在上侧和下侧上，以及十六根处于其间的支柱。在方块I的前侧上，三层外形为20英尺罐式集装箱的功能模块20和中间模块40紧随带有四个中间模块40、40b的另一层。张紧装置在所示示例中集成在最上层的中间模块40、40c中。在方块I的后侧上布置着四个高模块20a。张紧装置集成在高模块20的上侧中。为了稳定化高模块20a，四个模块通过一个中央的横撑杆元件51´´连接，该横撑杆元件刚性地连接全部四个高模块20a。
因为中间元件40的长度和宽度小于功能模块20的长度和宽度，所以在所示实施例中引起了比例如在图1中所示的更为紧密、更为节省空间的构造方式。
按本发明的模块化的设备1的另一个可能的设计形式在图8中示出。设备1具有十二个功能模块20(示意性地示出为经修圆的立方体)，这些功能模块分布在三个竖直上下叠放的(也就是说沿z方向)设备平面地基本上平行于(x/y平面)地面4的表面布置。在所示实施例中，下方的设备平面的四个功能模块20处在底部梁模块40a上，该底部梁模块又以合适的方式布置在地面4上，例如布置在一个或多个基座方块(未示出)上。下方的设备平面的四个功能模块20具有基本上一致的高度。中间梁模块40b布置在所述四个功能模块上，在该中间梁模块的上侧上又有四个功能模块20布置在中间的设备平面中。另一个中间梁模块40b处在中间的设备平面的功能模块20上，在该中间梁模块40b上，四个功能模块20布置在上方的设备平面上。最后，设置顶部梁模块40c安放在上方的设备平面的四个功能模块20的上侧上。
中央的拉紧元件62竖直地沿z方向从一个固定在地面4中的锚(未示出)起穿过模块40a、40b、40c的相应的开口经由所有的设备平面延伸直至顶部梁模块40c。拉紧元件62为此基本上处在各设备平面的中点中，也就是说，它具有距设备平面的四个功能模块2大致相同的距离，因而引起了对称的力分布。
可以如在上述实施变型方案中那样将由钢或碳纤维制成的单根拉杆或多根平行的拉杆，或者一根或多根平行的金属丝绳用作拉紧元件62。拉紧元件同样可以由多个相同的或不同的、彼此串联悬挂的单个元件构成。
也能备选或附加地将拉紧元件62固定在底部梁模块40a处。在本发明的这种实施形式中，整个设备的锚固可以通过底部梁模块40a在地面4中的恰当的锚固实现。
在拉紧元件62的上端部的区域中，拉紧元件与张紧装置80处于机械的有效连接，张紧装置用拉力加载拉紧元件62。基于这种拉力，不同的中间模块40、40a、40b和功能模块20沿竖直的方向这样相对彼此张紧，使得模块20、40a、40b、40c在没有螺旋连接或类似连接的情况下也稳定地保持在一起。
张紧装置80在所示实施例中安置在顶部梁模块40c上，但也可以布置在顶部梁模块40c的内部或下方。
顶部梁模块40c、中间梁模块40b以及也还有底部梁模块40a可以例如由钢型材结构制造。但也能用其它构造方式来制造有足够的机械的强度和刚度的轻型的板状(平面的)承载结构，例如蜂窝状结构或起波纹的金属板。因为中央的拉杆到功能模块堆垛上的力分布通过底部梁模块40a和顶部梁模块40c完成，所以这些顶部梁模块和底部梁模块必须设计得比中间梁模块40b更为稳定，中间梁模块基本上首先确保设备1的总结构的刚度。
模块化的设备1的所示的实施例的不同的功能模块20以恰当的方式彼此有效连接，例如通过用于运输流体材料的管路、电线、控制电缆等。这种连接管路77´在图8中示出的示例在此纯粹理解为解释性的。按本发明的模块化的设备1还可以包括外部的设备模块8。
图9示出了另一个按本发明的模块化的设备1，带有布置在三个平面中的功能模块20，与图8的示例类似，其中，为清楚起见略去了连接线路。模块20、40a、40b、40c在所示示例中用五个拉紧元件62张紧。多个分布的拉紧元件62的使用相比唯一的拉紧元件62尤其能使用有更小的板刚度的顶部梁模块40c，由此可以为顶部梁模块使用更轻和更为成本低廉的结构。多个拉紧元件62的使用同样实现了设备与功能模块20的机械的特性的更佳的匹配。
图10示出了按本发明的模块化的设备1的另一个变型方案，带有二十七个布置在三个平面中的功能模块20，这些功能模块用八个拉紧元件62张紧。底部梁模块40a基本上由有利地用钢筋混凝土制成的槽12构成，该槽部分嵌进地面4。拉紧元件62的锚固通过在所述槽内的锚固装置72完成。槽12尤其由此用作安全预防措施，即，它在故障时在设备内部阻止液体不受控制地溢出到周边环境中。这种接收槽因此经常被规定为是针对化学的生产设备的安全措施。
图11示出了按本发明的模块化的设备1的另一个有利的实施形式，该设备在基本结构上对应图10的基本结构。为了额外对抗侧向作用的力稳定化，设备1具有松弛装置47，松弛装置将放在中间梁模块40b上的松弛点48与外部的锚固结构49机械地连接。以这种方式尤其可以沿x/y方向减小设备的剪力。也能附加或备选地实现在放在顶部梁模块上的松弛点和外部的锚固结构之间的松弛。
图12示出了按本发明的模块化的设备1的另一个实施例，带有布置在两个设备平面中的功能模块20、20´、20´´。为了也能安装高度与同一设备平面的功能模块20强烈不同的设备元件76，将这些设备元件布置在基本上由承载结构78构成的功能模块20´中。为了更好地看清承载结构，略去布置在其上的顶部梁模块40c的一部分。同样，仅由承载结构78构成的功能模块20´´也可以用作占位器，以便占据那些没有运作的功能模块20处于其上的部位。例如在应当在设备内对于设备的可能的之后的扩展保持特定的部位空闲时，这能够是有意义的。
图13示出了功能模块20在中间梁模块40b(或底部梁模块40a或顶部梁模块40c)的梁50上的另外两种水平地形状配合的可能的支承结构，如尤其在图8至12的实施形式中可以使用的那样。水平地形状配合的支承结构防止了单个功能模块20相对梁50或中间模块40a/40b/40c沿水平方向的移动。
在图13(a)中示出的实施形式中，水平地形状配合的支承结构基本上由沿竖直方向(z方向)取向的螺栓64构成，这些螺栓形状配合地保持在功能模块20的螺栓容纳部24、24´中。也可以将螺栓设计成穿过梁且同时用于水平地形状配合地支承两个上下叠置的功能模块。图13(b)示出了水平地形状配合的支承结构的另一个变型方案。功能模块20在此由框架元件64对抗沿水平方向的移动地支撑。框架元件64与梁50处于固定的机械的连接。
按本发明的模块化的设备1的另一个实施形式在图14中示意性示出，包括多个长方体形的模块20和连接模块40、40´、40´´。在图14(a)中的前视图中，为了阐释，用虚线说明了在模块20后方布置在左上的无法看到的连接模块40´的位置。同样的也类似地适用于其它的功能模块20。在图14(b)的侧视图中，用虚线示出了无法看到的连接模块40´´的位置。
在基座6上沿着格栅布置着九个扁平的、长方体形的连接模块40，且用如已经针对其它的实施形式所说明那样的合适的器件与基座6连接。在最下层的每一个这种连接模块上布置着一个功能模块20，且与处于其下的连接模块40形状配合地和/或力配合地连接。相邻的模块20在侧面处通过扁平的、基本上长方体形的连接模块40´´形状配合地和/或力配合地连接，以及类似地在正面处通过扁平的、长方体形的连接模块40´形状配合地和/或力配合地连接。在功能模块和连接模块40、40´、40´´之间的形状配合的和/或力配合的连接可以例如通过旋拧实现，或者通过其它合适的可逆的固定方法，比如扣合联锁、卡口式联锁等。通过焊接的固定也是可行的，不过在这种情况下设备仅能无效益地再次拆除。形状配合的和/或力配合的连接优选沿竖直的方向，但此外沿水平的方向可以也通过模块用拉紧元件的恰当的张紧完成，如其在上面已经深入讨论的那样。在这种情况下，功能模块的内部的承载结构的支柱优选在竖直地上下叠放的固定点之间延伸。
连接模块40、40´、40´´分别与相应的固定点在功能模块的侧壁上连接，其中，每个侧面有利地设至少四至八个连接点。模块20、40、40´、40´´的连接点是模块的承载结构78的一部分，如其例如在图5中已经阐释过的那样。
为了建造总的设备，依次相继地定位和相互固定单个的功能模块20和连接模块40、40´、40´´，以及因此从下向上建造设备。功能模块也可以已经在安装之前就与单个的连接模块连接且以这种形式作为组合式组件放置在设备上，以便这样来减少原本的结构下的安装步骤的数量。
连接模块可以是基础设施的部分，例如管路区段、电缆槽、电线和更小型的器械。但也可能的是，当这些模块应当基本上仅具有连接功能时，这些模块沿连接方向设计得尤为扁平。在这种情况下，用于连接带有ISO集装箱大小的功能模块的连接模块可能例如具有仅10 cm的高度。
模块化的结构允许了根本性提高的扭转稳定性。模块的总体得到加固。沿水平作用的力例如基于风力作用或由于旋转的机器而尤其可以仅促成总结构的很小的侧向的偏转。在没有确定特定的理论的情况下，申请人认为，这种效果通过以下方式达到，即，沿水平的方向作用到功能模块上的力，通过本身极为刚性的连接模块垂直于力作用地在两侧以及向上和向下转向，所述连接模块沿着三个不同的方位布置在功能模块之间。反之，绝缘的连接点具有仅很小的抗扭刚度，因而力能够更强得多地沿着它们的最初的方向穿过总结构传播。到单个模块上的侧向的力作用因此导致了相关层的模块相对总结构的大幅提高的侧向的移动。相同的当然也适用于垂直作用的力。
模块化的设备的这种经加固的建造相比单个模块在隔离的连接点上在毗连的角落或棱边处相互连接的现有技术尤其具有这样的优势，即，由于在模块之间很小的移动运动，不必对在两个模块之间延伸的线路采取任何专门的措施。因此可以在两个相邻的模块之间布置例如高压蒸汽管路，而无需昂贵的扩展器用于均衡管路的动态的几何形状变化。
图15示意性示出了这种模块化的设备的另一个实施形式，在该实施形式中，在第一和第二层以及第二和第三层的功能模块20之间，分别有两个在(x-y)平面中平行的、直接相邻的连接模块40设计成共同的连接模块140。类似地，两对在(y-z)平面中平行的、直接相邻的连接模块40´´设计成共同的连接模块140´´。也用虚线示出了在(x-z)平面中的无法看到的共同的连接模块140´。
使用这种共同的连接元件具有这样的优势，即，设备的总结构通常得到额外的加固。通过在三个平面(x-y)、(x-z)、(y-z)中有针对性地安放这种共同的连接模块140、140´、140´´´，还可以按需调整总的结构的刚度。
图16示意性示出了这种模块化的设备的再另一个实施形式，在该实施形式中，为了连接功能模块20的长的侧面，使用各两个连接模块40、40´´，而为了连接正面则设置唯一一个连接模块。这种实施变型方案具有这样的优势，即，所有的连接模块在造型上以及在内部的结构上都可以构造成一致。
本发明在它的范围上并不局限于在此所说明的特殊的实施形式。更确切地说，技术人员由说明书和附图除了在此公开的示例外，还得到了本发明的其它不同的修正方案，它们同样处在权利要求的保护范围内。附加地在说明书中引用了不同的参考资料，它们的公开内容为此总体上也通过参考在。
附图标记列表
1 模块化的设备
4 地面
6 基座
8 外部的设备模块
9 连接线路
11 最上面的模块层
12 最下面的模块层
12 接收槽
20、20a 功能模块
20、20´、20´´ 功能模块
20a 高模块
21 下侧
22 上侧
24、24´ 轴承元件，用于连接元件的容纳部
25、25´ 锥形的侧表面
26 中央的开口
40、40´、40´´ 中间模块，连接模块
40a 底部梁模块
40b 中间梁模块
40c 顶部梁模块
41 下侧
42 上侧
44、44´ 轴承元件，用于连接元件的容纳部
45、45´ 锥形的侧表面
46 中央的开口
47 松弛装置
48 松弛点(固定)
49 外部的锚固结构
50 梁
51、51´、5´´ 横撑杆
62 拉紧元件，拉杆
64 连接元件，连接锥体
66、66´ 锥形的侧表面
68 通孔
70 拉杆锚，对接轴承
72 基座锚
74 支柱
76 设备元件
77、77´ 线路
78 承载结构
79 套，外壁
80 张紧装置
81 基础结构
82 轴承元件，用于连接元件的容纳部
83 锥形的侧表面
84 螺母
86 壳体
87 法兰
90 弹簧元件，压力弹簧
92 第一支承盘
93 套筒
94 第二支承盘，可以活动的轴承
95 套筒
140 共同的连接模块。

Claims (23)

1.模块化的设备(1)，带有多个长方体形的设备模块(20、20a、40、40a、40b、40c)，这些设备模块在两个或更多层中上下堆叠地布置；其中，
所述模块具有带固定点(24、24´、44、44´)的承载结构(78)；
所述固定点设置用于将模块与处于其上层和/或其下层的邻接的模块的相应的固定点连接；
一层的模块(20、40)与处于其上层和/或其下层的邻接的模块(40、20)在水平的平面(x-y)中形状配合地连接(24、24´、64、44、44´)；
设置至少一个带拉紧元件(62)的拉力装置(62、70、80)，用该拉力装置能够沿着竖直线(z)用拉力相对最上层的模块(40c)加载最下层的模块(40a)或基座方块(6)，因而在所述的最下层和所述的最上层之间的模块与在其上层和/或在其下层的邻接的模块(40、20)沿着所述竖直线(z)在所述固定点处力配合地互相压紧以及因此紧固；
在所述模块(20、20a、40)的承载结构(78)的上侧(22、42)上布置着三个或更多轴承元件(24´、44´)，这些轴承元件限定了第一平面，以及在所述承载结构的背对所述上侧的下侧(21、41)上布置着三个或更多轴承元件(24、44)，这些轴承元件限定了平行于第一平面的第二平面；其中，所述轴承元件用作所述模块的固定点；以及
在所述上侧上的轴承元件和在所述下侧上的轴承元件分别形成了一对，且彼此对准地沿着平行于所述平面的法线的直线布置；
其特征在于，
所述的轴承元件(24、24´、44、44´)具有锥形的凹部(25、25´、45、45´)；以及
相邻的层的两个彼此邻接的模块(20、20a、40)的两个彼此面对的轴承元件(24、24´、44、44´)通过连接元件(64)连接，其中，该连接元件(64)具有双锥体或双截锥的形状，且相应地该连接元件的一个锥体或截锥布置在所述两个轴承元件中的其中一个的锥形的容纳部中且直接齐平地安放在该容纳部上，其中，所述连接元件(64)的锥形侧表面(66、66´)和所述轴承元件(24、24')的容纳部的锥形侧表面(25、25´)成形成使得连接元件的锥体或截锥能够齐平地安放在轴承元件的锥形的容纳部中，而配属的模块的一部分则没有安放在该连接元件的不属于所述的锥体或截锥的侧表面的表面上。
2.按照权利要求1所述的设备，其中，配属的模块的所述一部分没有安放在所述连接元件的垂直于所述双锥体或双截锥的纵轴线的表面上。
3.按照前述权利要求任一项所述的设备，其中，带有梁模块(40、40a、40b、40c、6)和一个或多个功能模块(20、20´、20´´、20a)的层交替地相叠布置。
4.按照权利要求1所述的设备，其中，所述模块(20、20a、40)布置成使得在至少一层模块中，所述的层的两个或更多模块的固定点与在其上层和/或在其下层的共同的模块的固定点连接。
5.按照权利要求1所述的设备，其中，所述模块(20、20a、40)交错地布置和堆叠成使得这些模块的至少一部分形成了三维的格栅。
6.按照权利要求1所述的设备，其中，所述模块(20、20a、40)的轴承元件(24、24´、44、44´)具有中央的开口(26、46)，因而拉紧元件(62)沿着由各两个成对的轴承元件限定的直线导引穿过或能够导引穿过所述开口。
7.按照权利要求1所述的设备，其中，所述连接元件(64)具有通孔(68)，拉紧元件(62)导引穿过或能够导引穿过该通孔。
8.按照权利要求1所述的设备，其中，所述模块(20、20a、40)布置成使得所有模块的轴承元件(24、24´、44、44´)都沿着多条平行于所述竖直线(z)的直线对准，且拉紧元件(62)能沿着每条这样的直线导引穿过或拉紧元件沿着每条这样的直线布置。
9.按照权利要求1所述的设备，带有至少一个用于在温度变化时维持在拉紧元件(62)处的拉应力的张紧装置(80)，
带有固定或支承在所述设备的最上层(11)或最下层(12)的模块上的基础结构(81、82、87、92)、相对该基础结构沿着所述拉紧元件的纵轴线能够活动的轴承(94)以及弹簧元件(90)，该弹簧元件布置在所述基础结构和所述能够活动的轴承之间，
其中，所述拉紧元件的第一端部(63)安放在所述张紧装置的能够活动的轴承上（84）或与这个轴承连接，所述拉紧元件的第二端部在所述设备的相反的一侧处安放在对接轴承(70)上或与这个对接轴承连接，以及
其中，所述拉紧元件的第一弹性常数D1与所述弹簧元件的第二弹性常数D2的比D1/D2为至少4/1。
10.按照权利要求1所述的设备，其中，所述模块化的设备（1）是模块化的工业设备。
11.按照权利要求9所述的设备，其中，所述拉紧元件的第一弹性常数D1与所述弹簧元件的第二弹性常数D2的比D1/D2为至少6/1。
12.按照权利要求11所述的设备，其中，所述拉紧元件的第一弹性常数D1与所述弹簧元件的第二弹性常数D2的比D1/D2为至少9/1。
13.用于建造按照前述权利要求任一项所述的模块化的设备的安装套件，包括
多个带有承载结构(78)的模块(20、20a、40)，其中，在该承载结构的上侧(22、42)上布置着三个或更多轴承元件(24´、44´)，这些轴承元件限定了第一平面；在该承载结构的背对所述上侧的下侧(21、41)上布置着三个或更多轴承元件(24、44)，这些轴承元件限定了平行于第一平面的第二平面；在所述上侧上的轴承元件和在所述下侧上的轴承元件分别形成了一对且彼此对准地沿着平行于所述平面的法线的直线布置；以及所述的轴承元件具有锥形的凹部(25、25´、45、45´)；
多个连接元件(64)，它们具有双锥体或双截锥的形状；以及
一个或多个拉紧元件(62)；
其中，所述连接元件(64)的锥形侧表面(66、66´)和所述轴承元件(24、24´)的容纳部的锥形侧表面(25、25´)成形成使得连接元件的锥体或截锥能够齐平地安放在轴承元件的锥形的容纳部中，而配属的模块的一部分则没有安放在该连接元件的不属于所述的锥体或截锥的侧表面的表面上。
14.按照权利要求13所述的安装套件，其中，所述模块(20、20a、40)的轴承元件(24、24´、44、44´)具有中央的开口(26、46)，因而拉紧元件(62)能沿着由各两个成对的轴承元件限定的直线导引穿过所述开口。
15.按照权利要求13或14所述的安装套件，其中，所述连接元件(64)具有通孔(68)，拉紧元件(62)能导引穿过该通孔。
16.按照权利要求13所述的安装套件，带有至少一个用于在温度变化时维持在拉紧元件(62)处的拉应力的张紧装置(80)，带有能固定或能支承在模块上的基础结构(81、82、87、92)、相对该基础结构能够活动的轴承(94)以及弹簧元件(90)，该弹簧元件布置在所述基础结构和所述能够活动的轴承之间，其中，拉紧元件的第一端部(63)能支承在所述张紧装置的能够活动的轴承上(84)或能够与这个轴承连接，以及其中，所述拉紧元件的第一弹性常数D1与所述弹簧元件的第二弹性常数D2的比D1/D2为至少4/1。
17.按照权利要求13所述的安装套件，其中，配属的模块的所述一部分没有安放在所述连接元件的垂直于双截锥或所述双锥体的纵轴线的表面上。
18.按照权利要求16所述的安装套件，其中，所述拉紧元件的第一弹性常数D1与所述弹簧元件的第二弹性常数D2的比D1/D2为至少6/1。
19.按照权利要求18所述的安装套件，其中，所述拉紧元件的第一弹性常数D1与所述弹簧元件的第二弹性常数D2的比D1/D2为至少9/1。
20.模块化的设备(1)，带有多个长方体形的功能模块(20)和多个连接模块(40、40´、40´´)，所述功能模块在两个层或更多层中上下堆叠地布置；
其中，连接模块布置在两个直接相邻的功能模块的对置的侧面之间，且在这些功能模块的相应的侧面处分别在三个或更多布置在一个平面内的连接点处力配合和/或形状配合地与相应的功能模块的承载结构(78)连接。
21.按照权利要求20所述的模块化的设备，其中，一组连接模块中的布置在共同的平面(x-y)、(y-z)或(x-z)中的两个或更多连接模块设计成共同的连接模块(140、140´、140´´)。
22.按照权利要求20或21所述的模块化的设备，其中，至少一对功能模块(20)通过多于一个连接模块(40、40´、40´´)在这些功能模块的侧面处连接。
23.按照权利要求20所述的模块化的设备，其中，所述模块化的设备(1)是模块化的工业设备。
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