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Die Erfindung betrifft eine Befestigung von Sonnenkollektoren, vorzugsweise auf geneigten Dächern.
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Es ist eine Vielzahl von Befestigungen von Sonnenkollektoren bekannt. Diese haben alle den Nachteil, dass zu deren Halterung auf den Dächern oder Gestellen Montagemittel Verwendung finden, die in ihrer Herstellung relativ aufwendig sind, in ihrer Geometrie kompliziert und unterschiedlich gestaltet sind, so dass eine hohe Anzahl von unterschiedlichen Teilen erforderlich sind. Das bedingt eine kostenungünstige Lagerhaltung uns ist bei der Montage der gesamten Anlage erschwerend.
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Einen entscheidenden Mangel weisen alle Befestigungen auf, indem stets Schraub- oder Nietverbindungen zur Anwendungen kommen. Das bedeutet, dass zur Montage stets Werkzeuge erforderlich sind. Das ist vor allen von Nachteil, wenn die Montage auf Dächern erfolgt, denn das erschwert das Arbeiten.
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Die an sich bekannten Lösungen zur Befestigung von Sonnenkollektoren auf Dächern oder auch separaten Gestell-Konstruktionen bestehen darin, dass die Sonnenkollektoren mittels kompliziert geformten Halter auf der Dachhaut im Abstand befestigt oder aufgeständert sind. (
DE 20 2004 019 681 U1 :
DE 195 35 104 A1 )
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Weiterhin ist es bekannt, zur Befestigung speziell geformte Hohlschienen, deren Profil auf einer Seite offen ist auf dem Dach zu befestigen. In diesem Profil sind verschiebbar Mutter angeordnet, deren zugehörige Schrauben die eigentlichen Befestigungselemente aufnehmen. (
DE 10 2005 040 368 A1 ;
DE 198 60 660 A1 )
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Befestigung für Sonnenkollektoren, insbesondere zum Aufstellen auf geneigten beliebig ausgeführten Dächern zu schaffen, die nur eine geringe Anzahl von unterschiedlich ausgeführten Befestigungselementen erfordern, und die in ihrer Geometrie derart ausgeführt sind, dass sie material- und kostengünstig herstellbar sind. Die Gesamtkonstruktion soll zu ihrer Montage einschließlich der Montage der Sonnenkollektoren keine Schraubverbindung aufweisen, so dass dazu keine Werkzeuge wie Schraubendreher oder Mutterschlüssel erforderlich sind. Die Befestigung soll auch so ausgeführt sein, dass von der Gestaltung und Ausführung eines an sich bekannten Daches abhängigen Toleranzen wenig Einfluss auf die Anordnung und Befestigung der Sonnenkollektoren nehmen.
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Eine weitere Aufgabe der Befestigung besteht darin, dass eine Vormontage der eigentlichen Montageeinheit außerhalb des Daches möglich ist, weil bedingt durch die Höhe eines Daches und die auf diesem zur Verfügung stehende kleine Montage- bzw. Arbeitsfläche die Gesamtmontage erschwert wird.
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Erfindungsgemäß wird auf dem Dach, vorzugsweise einen geneigten Ziegeldach eine an sich bekannte Tragkonstruktion in bekannter weise aufgebracht. Diese besteht im Allgemeinen aus in Längs- und/oder Querrichtung verlaufenden im Abstand von der Dachhaut angeordneten Montageschienen aus Leichtmetall. Insbesondere die längs zur Dachschräge verlaufenden Montageschienen haben rhombusförmigen Querschnitt, und auf mindestens auf einer Längsseite ist eine Nut eingebracht. Der Metallrahmen der Sonnenkollektoren, weist in dem Bereich, in dem er auf der Dachkonstruktion aufliegt, d. h. auf der Montageschiene aufliegt, herstellungsseitig eine Nut für das Einbringen von Montagemitteln auf. In diese Nut greift die erfindungsgemäß gestaltete Montageeinheit, deren Aufgabe es ist, einen oder zwei nebeneinander angeordnete Sonnenkollektoren gegen die Montageschiene zu drücken und zu arretieren ein.
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Diese erfindungsgemäße Montageeinheit besteht im Wesentlichen aus einer ebenen Druckplatte, die beiderseits in eine Nut der Sonnenkollektoren eingebracht oder in an den Sonnenkollektoren vorgesehenen entsprechenden Befestigungselementen gehalten ist. Wesentlich ist, dass die Druckplatte jeweils mit zwei nebeneinander angeordneten Sonnenkollektoren verbunden ist. Zwischen zwei Sonnenkollektoren ist ein Bügel angeordnet, der in seiner Form nach unten in Richtung der Montageschiene zeigend offen ist und die Montageschiene teilweise umschließt. Ein Schenkel des Bügels umgibt eine an der Montageschiene auf dieser Seite im oberen Bereich in Längsrichtung verlaufende Erhöhung oder reicht in eine an in der Montageschiene längs verlaufend eingebrachter Nut. Es ist aber auch möglich, dass der Schenkel des Bügels die Unterkante der Montageschiene geringfügig umschließt. Der andere Schenkel des Bügels rastet auf der Gegenseite in die Nut der Montageschiene ein.
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Es besteht also die Möglichkeit, den Bügel derart zu gestalten, dass er statt hinter der Erhöhung an der Montageschiene oder die im unteren Bereich genannte Umschließung in eine auf dieser Seite zusätzliche Nut einrastet.
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In seinem oberen Bereich des Montageelements umgibt der Bügel die Druckplatte. In dem Zwischenraum zwischen der Druckplatte und der oberen Öffnung des Bügels ist drehbar oder schwenkbar ein Hebel derart angeordnet, dass er in seiner Endstellung, vorzugsweise annähernd parallel zur Ebene der Sonnenkollektoren, eine Kraft auf die Druckplatte ausübt und dadurch die Sonnenkollektoren gegen die Montageschiene drückt. Durch diese Geometrie des Bügels, wobei eine Seite desselben offen ist, kann er bedingt durch seine Federwirkung über die Montageschiene von oben gedrückt werden und rastet ein.
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Der Hebel ist derart gestaltet, dass er an dem Ende, welches in dem Zwischenraum zwischen der Druckplatte und dem Inneren des Bügels eine feststehende oder arretierbare Rolle aufnimmt, die mittig eine über den Umfang verlaufende exzentrische Nut aufweist, in der der Bügel geführt ist, und dadurch schwenkbar angeordnet ist. Zur Ausübung der Schwenkbewegung des Hebels, um die Kraft auf die Druckplatte auszuüben, ist das andere Ende des Hebels als Griff ausgebildet.
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Die Druckplatte ist derart gestaltet, dass sie zu beiden Seiten des Bügels eine stegförmige Erhöhung oder Verstärkung auf der Druckplatte entsteht, bzw. ist sie entsprechend ausgeformt. Damit ist gleichzeitig gewährleistet, dass der Bügel nicht seitlich verrutschen kann. Es ist dadurch eine Vormontage möglich, indem die Bügel bereits außerhalb der eigentlichen Montagestelle zusammen gesteckt werden.
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Zu Stabilisierung der der Stege auf der Druckplatte ist eine Abstützung an dem Steg nach außen verlaufend zur Ebene der Druckplatte gerichtet angeordnet und derart gestaltet, dass sich die Abstützung an einer auf der Druckplatte aufgebrachten Erhöhung oder in einer in der Oberfläche der Druckplatte eingebrachten Nut abstützt.
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Um die Stabilität der Druckplatte zu erhöhen, was für die relativ hohen auftretenden Kräfte zweckmäßig sein kann, sind zur Verhinderung eines definierten Durchbiegens der Druckplatte auf deren Unterseite zu beiden Seiten des Bügels Auflagen, z. B. als Ausformungen vorgesehen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Montageeinheit besteht darin, die Enden der Druckplatte in dem Bereich, in dem sie in die Nut des Rahmens der Sonnenkollektoren eingreifen, zu spreizen oder derart zu gestalten, damit diese nach dem Erzeugen des Druckes durch das Spannen des Bügels einen besseren Halt haben und auch geringe Toleranzen des gesamten Systems ausgleichen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Montageeinheit, insbesondere wenn die Montageinheit am Ende eines Sonnenkollektorfeldes eingesetzt wird, besteht darin, diese einseitig auszuführen. Das besagt, mit jeweils einer Montageeinheit auch nur einen Sonnenkollektor zu befestigen. Die Druckplatte hat dabei eine geringere Länge, wobei sie wie bisher auf einer Seite in die Nut von einem Sonnenkollektor eingeführt ist, und auf der anderen Seite nur relativ gering bis über den Rand des Rahmens des Sonnenkollektors reicht. Zu beiden Seiten des montierten Bügels sind auf der Druckplatte die Erhöhungen bzw. Ausformungen vorgesehen.
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In dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, diese verkürzte Druckplatte so zu gestalten, dass sie bei der vorgenannten Befestigung auch für zwei im Abstand zueinander angeordneten einsetzbar ist, indem diese beiden verkürzten Druckplatten kraft- und/oder formschlüssig ohne zusätzliche Bau- und Verbindungselemente verbindbar sind und eine Druckplatte bilden. Durch diese Ausführungsform der Druckplatten wird nur eine einzige Ausführung für beide Anwendungsfälle benötigt. Diese universell einsetzbare Druckplatte, die sowohl für die Befestigung von einem Sonnenkollektor als auch für zwei Sonnenkollektoren geeignet ist, verringert die Anzahl der Bauteile der Montageeinheit.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Druckplatte besteht darin, diese aus zwei geometrisch gleichen Teilen herzustellen und diese so zu gestalten, dass sie problemlos ohne Schraubverbindung kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbindbar sind. An jedem Teil sind die Auflagen und Stege angebracht bzw. ausgeformt.
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Um Differenzen in der Höhe der Rahmen der Sonnenkollektoren auszugleichen, damit sie eine Ebene bilden, besteht eine zweckmäßige Lösung darin, dass der Bügel derart ausgestaltet ist, dass in seinem oberen Bereich, der über der Druckplatte liegt, eine Ausformung vorgesehen ist, die in ihrer Tiefe durch ein verstellbares in der Ausformung des Bügels geführtes Gegenstück verstellbar ist. Es ist auch die gleiche Wirkung zu erzielen, wenn die Oberfläche der Druckplatte in ihrem Dicken abgestuft ist, oder Zusatzteile unterschiedlicher Dicke auf der Druckplatte bei der Montage eingelegt oder mit der Druckplatte verbunden werden.
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In dieser Ausführungsform ist es auch möglich, den Hebel aus Flachmaterial herzustellen, und mindestens ein Ende abzuwinkeln. Dieses Ende des Hebels wird zwischen den entsprechend an der Druckplatte angeordneten Erhöhungen oder in einer Vertiefung geführt. Ein in der Ausformung des Bügels verstellbares Gegenstück dient als Abstützung des Hebels beim Erzeugen der Kraft auf die Druckplatte.
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An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
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1: eine Befestigung für zwei Sonnenkollektoren,
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2: die Befestigung gemäß 1 im Schnitt,
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3. Ein Montageeinheit für die Befestigung eines und wahlweise zwei Sonnenkollektoren mit einer höhenverstellbaren Klemmvorrichtung.
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In 1 und 2 sind auf rhombusförmigen hohlen Montageschienen 1, die parallel zur Dachoberfläche 2 auf Abstand längs auf dem Dach verlaufend in bekannter Weise angebracht sind, Sonnenkollektoren 3 angeordnet. Zwischen den Sonnenkollektoren 3 besteht durch die Leitungsführung für das zu erwärmende Wasser bedingt ein definierter Abstand. Die Sonnenkollektoren 3 besitzen in ihrem Auflagebereich auf der Montageschiene 1 eine Nut 4. Zwischen den beiden Sonnenkollektoren 3 ist die Montageeinheit 5 angeordnet. Sie besteht aus einer Druckplatte 6, die beiderseits in der Nut 4 der Sonnenkollektoren 3 eingreift. Auf der Druckplatte 6 befindet sich mittig ein Bügel 7, der die Verbindung mit der Montagschiene 1 herstellt. Der Bügel 7 umschließt die Montageschiene 1 derart, dass ein Schenkel des Bügels 7 eine an einer Seite oben ausgeformten Erhöhung der Montageschiene 3 umschließt, und der andere Schenkel in die auf der Montageschiene 1 längs verlaufende Nut 8 einrastet. Der Bügel 7 ist so gestaltet, dass er von oben auf die Montagschiene 1 aufgesetzt federnd einrastet. In den oberhalb des Bügels 7 vorhandene Zwischenraum 9 befindet sich ein Spannelement 10, das aus einem Hebel 11 besteht, an dessen Ende eine Rolle 12 feststehend angebracht ist, die über ihren Umfang eine exzentrische Nut (nicht gezeichnet) enthält. In der Nut läuft der Bügel 7. Beim Schwenken des Hebels 11 wird der Bügel 7 sich gegen die Druckplatte 6 abstützend nach oben gezogen und bewirkt, dass die Montagschiene 1 gegen die Druckplatte 6 gedrückt wird, und dadurch beide miteinander verbunden sind.
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Damit die Druckplatte 6 in den Nuten 4 der Sonnenkollektoren 3 geführt ist, sind die Enden der Druckplatte 6 gespreizt.
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Um ein definiertes Durchbiegen der Druckplatte 6 zu erreichen, sind auf deren Unterseite Auflagen 13 vorgesehen. Zur seitlichen Fixierung des Bügels 7 auf der Montageschiene 1 sind zu beiden Seiten des Bügels 7 Stege 14 vorgesehen, zwischen denen sich eine Vertiefung 15 bildet. An diesen Stegen 14 sind nach außen gegen die Oberfläche der Druckplatte 6 gerichtet Abstützungen 16 angeordnet, die sich auf der Druckplatte gegen Erhöhungen 17 abstützen.
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In 3 ist eine zweckmäßige Ausführung der Montageeinheit 5 dargestellt, die sowohl zur Befestigung von einem als auch für zwei Sonnenkollektoren 3 zu verwenden ist. Dargestellt ist dabei eine aus zwei Druckplatten 6.1 und 6.2 zusammengesetzte Druckplatte. Dazu sind die Druckplatten 6.1 und 6.2 in einer verkürzten Ausführung hergestellt, dass zwei geometrisch gleiche Druckplatten 6.1 und 6.2 kraft- und formschlüssig gegeneinander gerichtet und miteinander zu einer Druckplatte verbindbar sind. Jede Druckplatte 6.1 und 6.2 besitzt Auflagen 13, die dazwischen eine Vertiefung 15 bilden, in der auf der nach oben gerichteten Platte 6.1 der Hebel 11 geführt ist. Der Hebel 11 ist hierbei aus Flachmaterial hergestellt, wobei seine Unterseite u-förmig abgewinkelt ist. In dem Zwischenraum des Bügels 7 und der Platte 6 ist verschiebbar und arretierbar ein Distanzstück (nicht gezeichnet) angeordnet, an dem sich der Hebel 11 zum Schwenken abstützt und dabei mögliche Höhendifferenzen in der Ebene der Sonnenkollektoren 3 ausgleicht.
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In der Ausführung wie in 2 dargestellt, in der die Feststellung mittels eines Spannelements 10, das an seinem Ende eine Rolle 12 besitzt, ist der obere Bereich des Bügels 7 derart ausgeführt, dass in diesem Bereich ein Distanzstück (nicht gezeichnet) senkrecht verstellbar und arretierbar angeordnet ist, welches eine Form aufweist, dass der schwenkbare Hebel 11 sich gegen dieses Distanzstück einerseits und gegen die Druckplatte 6 andererseits abstützt. Der Hebel 11 ist in einer Stellung dargestellt, in der er den Druck auf die Druckplatte 6 ausübt, um die feste Verbindung zwischen der Montageschiene 1 und der Druckplatte 6 herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Befestigung hat die entscheidenden Vorteile, dass eine geringe Anzahl von Varianten der Montageelemente erforderlich ist und dass zur Montage keine Werkzeuge benötigt werden, da sie keine Schraubverbindungen aufweist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Montageeinheit außerhalb des eigentlichen Montageortes, d. h. außerhalb des Daches, vormontiert werden kann. Es ist auch möglich, alle Teile der Montageeinheit kostengünstig im Strangzieh- oder Pressverfahren herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Befestigung ist bei Anpassung der Bauelemente auch für die Befestigung von Solarmodulen verwendbar,
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Unabhängig von der erfindungsgemäßen Montageeinheit in allen genannten Ausgestaltungen sind alle weiteren an sich bekannten Sicherungen gegen das Abrutschen der Sonnenkollektoren anwendbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Montagschiene
- 2
- Dachhaut
- 3
- Sonnenkollektor
- 4
- Nut
- 5
- Montageeinheit
- 6
- Druckplatte
- 7
- Bügel
- 8
- Nut
- 9
- Zwischenraum
- 10
- Spannelement
- 11
- Hebel
- 12
- Rolle
- 13
- Auflagen
- 14
- Steg
- 15
- Vertiefung
- 16
- Abstützung
- 17
- Erhöhung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202004019681 U1 [0004]
- DE 19535104 A1 [0004]
- DE 102005040368 A1 [0005]
- DE 19860660 A1 [0005]
