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Es ist bekannt, zur Gewinnung von Sonnenenergie, eine Vielzahl von Solarpaneelen, insbesondere beispielsweise photovoltaische Paneele, flächig nebeneinander in einer oder auch in einer Mehrzahl von langen Reihen neben- und/oder auch übereinander anzuordnen. Um eine optimale Sonneneinstrahlung zu gewährleisten, kommt es dabei darauf an, die Paneele bzw. die aus den Paneelen gebildete Fläche derart zur Sonne auszurichten, dass über einen möglichst großen Teil des Tages ein möglichst günstiger Lichteinfall gewährleistet ist. Deshalb werden die Paneele bzw. die Paneelreihen (soweit aus Gründen der Wirtschaftlichkeit darauf verzichtet wird, sie - wie gleichfalls bekannt - der Sonne im Tagesverlauf nachzuführen) in einer möglichst günstigen Neigung zur Sonne fest installiert.
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Wenn die Fläche, auf der die Paneele installiert werden sollen, eine entsprechende Neigung bereits vorgibt, wie dies beispielsweise bei Dächern häufig der Fall ist, werden die Paneele insbesondere auf Quer- oder Längsträgern in Reihe nebeneinander, gegebenenfalls auch in mehreren Reihen übereinander auf der vorgegebenen Fläche montiert. Wenn die vorgegebene Fläche hingegen keinen geeigneten Winkel zur Sonne vorgibt, etwa gar - wie bei der Installation auf der Erde - in der Ebene liegt, müssen die Paneele bzw. die Paneelflächen derart aufgeständert werden, dass sie den erwünschten Winkel zur Sonne einnehmen.
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Dies geschieht in der Praxis dadurch, dass die Halterungsträger, an denen die eine Reihe oder die mehreren Reihen flächig nebeneinander angeordneter Paneele gehalten sind, auf orthogonal dazu angeordneten Grundträgern entsprechender Länge gelagert werden, die ihrerseits an je einer Reihe von kürzeren und einer Reihe von längeren Ständer derart am Untergrund gelagert werden, dass sie und mit ihnen die auf ihnen gelagerten Paneel-Reihen mit ihrer Oberfläche in dem gewünschten Winkel zur Sonne geneigt sind. In dieser Weise können beispielsweise ganze Felder mit solchen ein- oder mehrreihigen Paneelgruppen bestückt werden.
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Für die Aufständerung der Paneele bestehen im Wesentlichen zwei unterschiedliche Arten des Aufbaus. Zum einen sind, auf den kürzeren und längeren Ständern jeweils Längsträger als sogenannte Grundträger befestigt. Auf diesen Grundträgern sind die geneigten Querträger angeordnet, an welchen die Paneele befestigt sind und deshalb in diesem Fall auch als Halterungsträger bezeichnet werden. Zum anderen sind, wie beispielsweise in
DE 20 2010 003 257 U1 gezeigt, auf jeweils einem kurzen und einem langen Ständer Querträger als Grundträger befestigt, auf welchen wiederum die Längsträger befestigt sind. An den Längsträgern werden die Paneele befestigt, sodass diese hier als Halterungsträger bezeichnet werden.
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Um trotz der Vielzahl der bei langen Paneelreihen oder größeren Feldern von derart aufgeständerten Paneelen erforderlichen Ständer wirtschaftlich arbeiten zu können, können zur Verankerung der Ständer im Untergrund beispielsweise gebräuchliche Schraubfundamente vorgesehen sein, oder die Ständer selbst können als solche Schraubfundamente mit entsprechender oberirdischer Verlängerung ausgebildet sein.
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Aus
US 2012/073 563 A1 ist ein sogenannter Pfostendeckel für Solarmodulaufständerungen gekannt. Der Pfostendeckel weist zwei Halbschalen auf, welche um einen vertikalen Pfosten angeordnet werden. Ferner weist der Pfostendeckel eine obere Auflagefläche auf, welche als Auflage für einen horizontalen Träger dient. Die Auflagefläche weist zwei Bohrungen zur Aufnahme eines U-förmigen Bolzens auf, mit welchem der horizontale Träger am Pfostendeckel befestigt wird.
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Derartige Aufständerungen sind in unterschiedlichster Ausprägung seit längerem in Gebrauch und haben sich in der einen oder der anderen Form mehr oder weniger bewährt. Sie haben aber auch - je nach ihrer Bauart - oft sehr unterschiedliche Nachteile gezeigt, die mit der vorliegenden Anmeldung überwunden werden sollen.
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So sind viele der bekannten Aufständerungen zu kompliziert, zu materialaufwendig konzipiert, damit zugleich zu schwer und zu kostspielig. Ihr Aufbau ist vor allem für die oft schwierigen Verhältnisse im Gelände, etwa auch im Winter und bei Eis und Schnee, zu komplex und schwierig und fordert zu viel Personal, was ebenfalls eine unerwünschte Verteuerung mit sich bringt.
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Zu teuer sind auch vielfach die verwendeten Materialien wie etwa Leichtmetalle. Konkrete Probleme bringt darüber hinaus oft das notwendige Ausrichten der Paneelreihen mit sich, das nicht nur aus optischen Gründen und damit für die Akzeptanz solcher Anlagen in der Öffentlichkeit wichtig ist, sondern auch um einen harmonischen Abtrag der auftretenden Kräfte zu gewährleisten, von denen neben dem Eigengewicht der Anlage vor allem auch Windkräfte und Schneelasten zu nennen sind.
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Hieraus ergibt sich die Aufgabe, ein Aufständerungssystem bzw. Fundamentsystem für Solarpaneele vorzuschlagen, das möglichst einfach im Aufbau ist, möglichst wenig und zugleich möglichst preiswertes Material erfordert, das möglichst leicht von Gewicht und leicht, unter anderem mit möglichst wenig Personaleinsatz, zu handhaben, insbesondere also aufzubauen ist und dabei möglichst stabil den auftretenden Belastungen standhalten kann.
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Damit eine einfache Montage der Halterungsträger der Paneel und der Paneele in dem vorgesehenen Raster gewährleistet ist, das Gewicht der montierten Paneelflächen möglichst gleichmäßig auf die Ständer abgetragen bzw. abgeleitet werden kann und die Paneelreihen bzw. -flächen zugleich ein ansprechendes Erscheinungsbild haben, d.h. beispielsweise geradlinig verlaufen, müssen zunächst die auf den Ständern angeordneten Grundträger verhältnismäßig genau auf den erwünschten Sollverlauf der Paneelreihen bzw. der sie tragenden Halterungsträger ausgerichtet bzw. ausrichtbar sein, d.h. sie müssen im Einbauzustand miteinander fluchten bzw. möglichst linear und zugleich parallel zueinander verlaufen.
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Dies wäre ohne weiteres zu gewährleisten, wenn die Ständerreihen, auf die die Grundträger aufgesetzt werden, ihrerseits zuverlässig derart fluchtend in das Erdreich eingebracht werden könnten, dass sie in Richtung der Längsträger fluchten. Das ist aber nicht der Fall, weil sich insbesondere beim Einschrauben von Schraubfundamenten immer wieder Störungen im Einschraubvorgang ergeben, beispielsweise durch im Wege liegende Steine, die das in das Erdreich eindringende Schraubfundament aus seiner Richtung auslenken, mit der Folge eines Schiefstandes des Ständers.
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Dieser Schiefstand der Ständer kann hingenommen werden, soweit er in Richtung der Längsrichtung der Längsträger geht. Denn die Querträger bzw. die Ständer können an sich an jedem Punkt der Längsträger festgelegt werden und die durch eine Richtungsänderung eines Ständers bewirkte Änderung seiner Höhe und damit der Höhe des daran gelagerten Grundträgers in diesem Bereich ist vernachlässigbar gering.
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Hingegen wirkt sich eine Auslenkung der Ständer in Längsrichtung der Querträger wegen deren Neigung ganz erheblich auf die Höhenlage des betreffenden Querträgers aus und bedarf deshalb der Korrektur.
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Die Ständer können im Querschnitt unterschiedlich gestaltet sein. Wenn sie als Bodenschrauben ausgebildet sind, also in den Untergrund eingeschraubt werden, haben sie typischerweise einen runden Querschnitt und einen beispielsweise als Mehrkant, Inbus oder Torx ausgebildeten Angriff für ein Eindrehwerkzeug.
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Wenn die Grundträger beispielsweise - wie üblich - als nach unten offenes Rechteck- oder auch als nach unten offenes U-Profil ausgebildet sind, ergibt sich das Problem, wie eine möglichst stabile Festlegung der im Wesentlichen runden erdfernen Ständerenden an den ebenen freien Seiten der Grundträger erfolgen kann.
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Hinzukommt, dass Bohrungen in dem Ständer zu seiner Befestigung an dem Grundträger, etwa für eine Befestigung mittels Schraubbolzen, ausscheiden, weil die radiale Endstellung der eingedrehten Ständer nicht vorherbestimmbar und damit die Ausrichtung entsprechender Bohrungen auf entsprechende Bohrungen im Grundträger bei den eingeschraubten Ständern nicht gewährleistet werden kann.
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Hieraus ergibt sich die Aufgabe, eine einfache, stabile und kostengünstige Verbindung zwischen Ständer und Grundträger zu schaffen, die die genannten Schwierigkeiten vermeidet.
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Hierzu wird eine Montageeinheit vorgeschlagen, mittels derer der Grundträger auf einfache und stabile Weise mit den Ständern verbindbar ist. Die Montageeinheit besteht etwa aus zwei Klemmschalen mit je einer halbkreisförmigen Ausnehmung, mittels derer sie reib- und/oder formschlüssig an dem Ständer festlegbar sind, und mit je einer der halbkreisförmigen Ausnehmung gegenüber liegenden, im Wesentlichen ebenen Anlagefläche zur Anlage an der im Wesentlichen ebenen Innenfläche der freien Seiten des beispielsweise rechteck- oder u-förmigen Querträgers.
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Die Klemmschalen sind so dimensioniert, dass sie mit dem zwischen ihnen gehaltenen Ständer in das unten offene Rechteck- bzw. U-Profil einsteckbar sind und dass dann ihre im Wesentlichen ebenen Anlageflächen an den ebenen Innenflächen der freien Seitenteile des Rechteck- bzw. U-Profils des Grundträgers in flächige Anlage gelangen.
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Die Klemmschalen weisen an ihren Enden Bohrungen für eine Schraubbefestigung mittels Schraubbolzen auf. Die freien Seitenteile des Grundträgers weisen im Bereich seiner vorgesehenen Auflage auf den Ständern jeweils entsprechende Bohrungen auf. Wenn die Bohrungen der Klemmschalen miteinander und mit den Bohrungen in den freien Seiten des Grundträgers beim Ausrichten zur Deckung (in Flucht) gebracht sind, können Schraubbolzen durch sie hindurchgesteckt und verschraubt werden, so dass eine feste Verbindung zwischen dem Ständer, den ihn umfassenden Klemmschalen und dem Grundträger gebildet wird.
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Bei der Aufständerung kann, wie oben bereits ausgeführt, zwischen zwei Ausbildungsformen unterschieden werden: Der Ausbildung mit den Grundträgern als Quer- oder als Längsträger.
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Grundträger als Querträger
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Damit der Querträger beim Ausrichten je nach Bedarf in unterschiedliche Stellungen verschoben und dort an den Ständern festgelegt werden kann, ist an den freien Seiten des Querträgers im Bereich seiner vorgesehenen Auflage auf den Ständern jeweils (statt eines Schlitzes, der die Stabilität gefährden könnte) eine Mehrzahl entsprechender Bohrungen vorgesehen, das heißt eine Mehrzahl von Bohrungen, die in ihrem Raster jeweils paarweise dem Raster der Bohrungen an den Klemmschalen entsprechen. Wenn die Verschiebung mit Hilfe von Montagehilfen mit waagerechter Aufliege- und Gleitfläche in waagerechter Richtung, also ohne Höhenänderung der Querträger erfolgt, sind auch die mehreren Bohrungen jeweils entsprechend, also derart angeordnet, dass sie bei auf die Ständer aufgelegtem Querträger in der Ebene nebeneinanderliegen.
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Grundträger als Längsträger
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Um bei Richtungsabweichungen der Ständer in Längsrichtung ihrer Reihe bzw. in Längsrichtung des Längsträgers ohne weitere Verformung der Ständer zu einer Fluchtung der Bohrungen in den Klemmschalen und im Längsträger zu kommen, kann die Zahl der entsprechenden Bohrungen in den ebenen Seitenflächen der Längsträger vermehrt werden, so dass beim Auflegen und Montieren des Längsträgers wahlweise die passenden Bohrungen in Flucht miteinander gebracht und zum Durchstecken der Schraubbolzen für die Montage verwendet werden können.
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Bei beiden Ausbildungsformen können die mehreren Bohrungen in den freien Schenkeln des Grundträgers jeweils quer zu der waagerechten Ausrichtung der Lochfolge um ein gewisses Maß, etwa um das 1 ½ -fache bis das 2-fache ihres Durchmessers, als Langlöcher ausgebildet sein. Dadurch wird es möglich, die Grundträger vor ihrer Festlegung am Ständer um ein gewisses Maß in ihrer Längsrichtung gegenüber den Ständern zu verkippen. Dadurch entsteht bei der Montage eine gewisse Freiheit, die dazu genutzt werden kann, um beispielsweise den Aufbau, also die Quer- und die Längsträger, ihrer Höhe nach geringeren Steigungen und Gefällen im Gelände anzupassen. Es hat sich gezeigt, dass so ein Geländegefälle von bis zu 3% auf einfache Weise ausgeglichen werden kann. Ebenso können damit gewisse (sehr geringe) Verkürzungen der Ständerhöhe, die durch Fehlstellungen der Ständer, nämlich deren Abweichung vom Lot in Richtung ihrer Ständerreihe bzw. der Träger entstehen, ausgeglichen werden.
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Damit dieser Ausgleich erleichtert wird, können die der halbkreisförmigen Ausnehmung der Klemmschalen gegenüberliegenden Anlageflächen der Klemmschalen statt im Wesentlichen eben auch derart leicht gewölbt sein, dass sie entsprechenden Ausgleichbewegungen zwischen Querträger und Ständer einen verringerten Widerstand entgegensetzen.
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Beim Festziehen der Schraubbolzen entsteht zumindest eine reibschlüssige Verbindung zwischen den Klemmpratzen bzw. Klemmschalen und dem Ständer wie auch zwischen den Klemmschalen und dem Grundträger. Für den Fall, dass diese nicht als sicher genug beurteilt wird, können an dem Ständer gegebenenfalls ein oder mehrere Ringwulste bzw. Ringnuten vorgesehen sein, an oder in denen die Klemmschalen bzw. entsprechende Nuten oder Wulste an ihnen formschlüssig zur Anlage bringbar sind.
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Um die Montage der Klemmschalen vor Ort zu erleichtern, können diese mittels einer Montagehilfe jeweils paarweise derart verbunden vorgehalten werden, dass sie zu der Montage vorläufig gehalten auf das Ständerende aufsteckbar sind.
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Die Montagehilfe kann im einfachsten Falle aus einem elastischen Elemente, etwa einem Gummizug bestehen, der die Klemmschalen zusammenhält und durch dessen Dehnung sich die Klemmschalen voneinander entfernen lassen, wodurch die durch die halbkreisförmigen Ausnehmungen der Klemmschalen gebildete Rundöffnung so aufgeweitet wird, dass die Klemmschalen über den erdfernen Bereich des Ständer gesteckt und dort zur weiteren Montage vorläufig klemmend festgelegt werden können. An Stelle eines Gummizuges können auch andere elastische Elemente als Montagehilfe eingesetzt werden.
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Eine andere erfindungsgemäße Gestaltung der Montagehilfe sieht vor, dass jede Klemmschale an ihrem einen Endbereich eine Schnellspanneinrichtung und an ihrem entgegengesetzten Endbereich einen Eingriff für die entsprechende Schnellspanneinrichtung einer anderen Klemmschale aufweist, derart dass zwei Klemmschalen mittels ihrer beiden Schnellspanneinrichtungen auf einfache Weise vorläufig aneinander an dem erdfernen Bereich des Ständer festlegbar sind.
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Eine besonders einfache Montage wird möglich, wenn - wie weiter erfindungsgemäß vorgeschlagen wird - ein Beschlagteil vorgesehen wird, an dem die jeweilige Querstrebe und die jeweilige Diagonalstrebe an ihrem dem kürzeren Ständer zugewandten Ende gemeinsamen festlegbar sind und das von den Schraubbolzen derart mit durchgriffen wird, dass die Enden der Streben mittels der Schraubbolzen und der Montageeinheit in einem Zuge an dem ersten Längsträger und dem kürzeren Ständer festlegbar sind.
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Als Längsträger werden vielfach Aluminiumprofile verwendet; diese haben erwünschte Materialeigenschaften, sind aber kostspielig. Da sie in großer Stückzahl benötigt werden, schlagen sie sich in den Gesamtkosten sehr erheblich nieder. Vorzugsweise sind die Träger als kalt verformte, verzinkte Stahlprofile ausgebildet, die an den freien Enden ihrer ebenen freien Seitenflächen zur Verbesserung ihrer Steifigkeit Abbiegungen nach außen oder nach innen aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Aufständerungssystem wird nun anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt:
- 1: Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufständerungssystems in Seitenansicht;
- 2: einen Ständer 7, 8 mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montageeinheit 17;
- 3: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montageeinheit 17 am Ständer 7, 8;
- 4: eine Klemmschale 18 als Teil einer anderen erfindungsgemäßen Montageeinheit 17;
- 5: zwei zu einer erfindungsgemäßen Montageeinheit 17 verbundene Klemmschalen 18 nach 4;
- 6: den Anlenkbereich 9 eines Querträgers mit daran angelenktem Ständer 7, 8 und mit erfindungsgemäßem Einsatz 14 und Montageeinheit 17;
- 7a: die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäße Klemmschale 18;
- 7b: die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montageeinheit 17;
- 8a: einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Querträger 6 in einem seiner Anlenkbereiche 9 an den (nicht gezeigten) Ständern 7, 8;
- 8b: eine Bohrung 22 am Querträger 6 als Langloch;
- 8c: einer weitere Schnittdarstellung eines Querträger 6 in einem seiner Anlenkbereiche 9 an den Ständern 7, 8 mit Montageeinheit 17;
- 9: eine dreidimensionale Darstellung der Verbindung zwischen Ständer 7 und Querträger 6;
- 10: eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufständerungssystems 1 in perspektivischer Darstellung;
- 11: das erfindungsgemäße Aufständerungssystem 1 nach 10 in anderer perspektivischer Darstellung;
- 12: als Detail die Verbindung von zweitem Längsträger 4b, Querträger 3, Querstrebe 11a und längerem Ständer 8 in Seitenansicht;
- 13: als Detail die Verbindung von erstem Längsträger 4a, Querträger 3, Querstrebe 11 a, Diagonalstrebe 11b und kürzerem Ständer 7 in perspektivischer Darstellung;
- 14: als Detail eine Draufsicht auf die Unterseite eines Längsträgers 4a, b mit darin positionierter Montageeinheit 7;
- 15: als Detail die Verbindung eines zweiten Längsträgers 6 mit einem längeren Ständer 8 und einer Querstrebe 11 a; und
- 16: als Detail die Verbindung eines Quersträgers 3 mit einem Längsträger 4a, b.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufständerungssystems 1 von Solarpaneelen 2, in einer Seitenansicht. Gezeigt sind ein kürzerer und ein längerer Ständer 7, 8, die - etwa mittels einer daran ausgebildeten, nicht dargestellten Bodenschraube - im Erdboden verankert sind und im Wesentlichen senkrecht aus diesem herausragen. Auf den Ständern 7, 8 ist ein Querträger 6 als Grundträger aufgelegt und jeweils in seinen Anlenkbereichen 9 mittels einer Montageeinheit 17 mit dem oberen Ende des kürzeren und des längeren Ständers 7, 8 verbunden. Aufgrund der unterschiedlichen Länge der beiden Ständer 7, 8 ist der Querträger um einen Winkel α geneigt. Zur Versteifung ist eine Querstrebe 11a vorgesehen, die an einem ersten Ende mit dem Querträger 6 im Bereich seiner Anlenkung 9 an den kürzeren Ständer 7 verbunden ist. Das zweite Ende der Querstrebe 11a ist mittels einer Gleit- und Feststelleinrichtung 13 mit dem erdnahen Ende 12 des längeren Ständers 8 gleitverschieblich und feststellbar verbunden.
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Die gezeigte Aufständerung wird zur Lagerung von einer oder mehreren Reihen von Solarpaneelen 3, 4 in zur Zeichenebene parallel zu denkenden Ebenen wiederholend auf dem Untergrund angeordnet. Auf den parallel zueinander verlaufenden Querträgern 6 sind beabstandet zueinander und im Wesentlichen orthogonal zu den Querträgern 6 Längsträger 5a bis d als Halterungsträger befestigt. In der vorliegenden 1 sind beispielsweise zwei Reihen von Paneelen übereinander angedeutet. Auf den Längsträgern 5a und b ist eine erste Reihe 3 von Solarpaneelen 2 und auf den Längsträgern 5c und d ist eine zweite Reihe von Solarpaneelen 4 angeordnet. Daraus ergibt sich eine zweireihige Anordnung von Solarpaneelen 2, wobei die beiden Reihen 3, 4 eine beliebige Länge aufweisen können. Dementsprechend ergibt sich eine zur Sonne geneigte flächige Anordnung der Solarpaneele 2.
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Die Querträger 6 werden normalerweise in Nordsüd-Richtung ausgerichtet und dementsprechend verlaufen die Längsträger 5a bis d in Ostwest-Richtung. Der Neigungswinkel α der Querträger 6 beträgt in mitteleuropäischen Breitengraden etwa 25° +/- 5°, um einen optimalen Einstrahlwinkel der Sonne zu erreichen.
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Zum Aufbau des erfindungsgemäßen Aufständerungssystems 1 werden die kürzeren und die längeren Ständer 7, 8 jeweils in Reihe gesetzt. Sie werden dabei soweit eingedreht, dass sich ihr oberes Ende in einer vorbestimmten Höhe befindet. Die Höhe der Ständer 7 ist dabei, im Gegensatz zu ihrer seitlichen Ausrichtung sehr genau einstellbar. Auf das obere Ende je eines kurzen und eines langen Ständers 7, 8 wird ein Querträger 6 aufgesetzt. Der Querträger ist beispielsweise als offenes, im Wesentlichen rechteck- oder u-förmiges Profil mit ebenen freien Seitenflächen 27 ausgebildet. Das Profil besteht aus verzinktem Blech und kann durch Kaltverformen von Stahlblech hergestellt werden.
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Der Querträger 6 wird zusammen mit der Querstrebe 11a an den Ständern 7, 8 montiert. Damit der Querträger 6 bei der Montage nicht der Schwerkraft folgend nach unten verrutscht und um ihn ohne Höhenänderung in seiner Längsrichtung 10 verschieben zu können, sind in seinen Anlenkbereichen 9, dort, wo der Querträger 6 auf den oberen Enden der Ständer 7, 8 aufliegt, Einsätze 14 als Montagehilfe vorgesehen. Diese Montagehilfen bilden je eine Aufliege- und Gleitfläche 15, mit der der Querträger 6 auf den Enden der Ständer 7, 8 bei der Montage aufliegt. Die Einsätze 14 sind so ausgebildet, dass ihre Aufliege- und Gleitflächen 15 bei auf die Ständer 7, 8 aufgelegtem Querträger 6 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind. Dazu haben die einen Montagekeil bildenden Einsätze 14 beispielsweise die Form eines Keils, dessen einer langer Schenkel die waagerechte Aufliege- und Gleitfläche 15 bildet.
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Der Montagekeil 14 kann aus Kunststoff ausgebildet sein und lediglich über Rastnasen in Öffnungen des Querträgers 6 zu klipsen sein. Der Montagekeil muss nach der endgültigen Montage des Fundamentsystems 1 keine Kräfte mehr aufnehmen, so dass er lediglich für die Belastungen bei der Montage des Querträgers 6 dimensioniert sein muss. Danach kann er an Ort und Stelle verbleiben oder etwa zur Wiederverwendung entnommen werden oder auch im Rahmen der weiteren Montage zerstörbar sein.
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2 zeigt einen Ständer 7, 8 mit Ringnut 24a bzw. Ringwulst 24b und mit daran vormontierter erfindungsgemäßer Montageeinheit 17. Über die Montageeinheit 17 wird der Grundträger 4, 6, in diesem Fall der Querträger 6, mit dem Ständer 7, 8 verbunden.
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Die Montageeinheit 17 besteht aus zwei Klemmschalen 18, die halbkreisförmige Ausnehmungen 19 aufweisen, mit denen sie bei der Montage an dem Ständer 7, 8 zur Anlage kommen.
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Die Klemmschalen 18 verfügen über im Wesentlichen ebene Anlageflächen 20, mit denen sie nach ihrem Einbringen in das Profil eines Grundträgers 6 an dessen ebenen freien Seitenflächen in Anlage gebracht werden können.
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Die Klemmschalen 18 verfügen weiter über Bohrungen 21 die bei der Montage mit korrespondierenden Bohrungen 22 in den ebenen freien Seitenflächen der Längsträger 4a, b derart in Flucht gebracht werden, dass (in 2 nicht dargestellte) Schraubbolzen 23 zur Festlegung der Grundträger 6 an den Ständern 7, 8 hindurchgesteckt und festgezogen werden können.
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Zur Erleichterung der Montage sind zwei Klemmschalen 18 mittels einer Montagehilfe 35 zu einer Montageeinheit 17 zusammengefasst. Die Montagehilfe 35 besteht in diesem Fall aus zwei elastischen Elementen, durch deren Dehnung die Klemmschalen 18 so weit auseinander gezogen werden können, dass sie über das erdferne Ende 9 des Ständers 7, 8 steckbar sind und dort kraft der Elastizität der Montagehilfe für die Endmontage (vorläufig) in Position gehalten werden.
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3 zeigt das obere Ende eines Ständers 7, 8 mit einem Angriff 16 für ein Einschraubwerkzeug sowie einer Ringnut 24a oder einem Ringwulst 24b zur Verbesserung des Halts einer alternativen Ausbildung der Montageeinheit 17.
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Die Montageeinheit 17 ist hier auf das obere Ende des Ständers in Montagestellung aufgebracht. Sie besteht aus zwei Klemmschalen 18 und zwei Schraubbolzen 23, die die Klemmschalen an dem Ständer 7, 8 festklemmen. Um eine gute Anlage der Klemmschalen 18 an dem Ständer 7, 8 zu gewährleisten, haben die Klemmschalen 18 an ihrer dem Ständer 7, 8 zugewandten Seite halbkreisförmige Ausnehmungen 19.
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Um eine gute Anlage der Klemmschalen an die ebenen Flächen 27 der freien Seiten des Profils des Querträgers 6 zu gewährleisten, sind die Anlageflächen 20, mit denen die Klemmschalen 18 in dem Profil des Querträgers 6 an dessen ebenen freien Seiten 27 anliegen, ebenfalls eben ausgebildet. Zumindest verfügen sie über einen ebenen Bereich.
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Sie können auch über abgerundete Längskanten (außen an den Klemmschalen) verfügen, wie sie in 3 angedeutet sind. Dadurch wird das Verkanten des Grundträgers 6 um seine Längsachse 10 zum Zwecke des Ausgleichs von Änderungen in der Geländehöhe und zum Ausgleich von Schiefstellungen der Ständer 7, 8 erleichtert, das eingangs im Zusammenhang mit der Ausbildung der Bohrungen 22 im Querträger 6 als Langlöcher beschrieben worden ist.
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Mittels der Schraubbolzen 23 wird - wie hier wegen der anderen Darstellung in dieser Figur klarzustellen ist - nicht nur die Montageeinheit 17 mit dem Ständer 7, 8 verbunden. Vielmehr werden, was hier nicht gezeigt ist, die Schraubbolzen durch die Bohrungen 22 im Grundträger 6 und durch die Bohrungen in den Klemmschalen 18 der im Querträgerprofil positionierten Montageeinheit 17 gesteckt, so dass durch Anziehen der Schraubbolzen 23 dann eine feste Verbindung zwischen allen diesen Teilen hergestellt wird.
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Für den Fall, dass der dabei erzeugte Reibschluss zwischen der Montageeinheit 17 und dem Ständer 7, 8 nicht ausreicht, um vertikale Kräfte sicher abzuleiten, ist mindestens eine Ringnut 24a bzw. ein Ringwulst 24b am Ständer 7, 8 vorgesehen, in die bzw. in den die Montageeinheit 17 unter Formschluss eingreift. Entsprechende Mittel für einen Formschluss können natürlich auch an der Montageeinheit vorgesehen sein, etwa auf der Ständeroberkante aufliegende Vorsprünge 40, wie sie die Figur ebenfalls zeigt.
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Zur Vormontage der Montageeinheit 18 am Ständer 7, 8 können je zwei Klemmschalen 18 mittels einer - nicht gezeigten - Montagehilfe 35 derart miteinander verbunden werden, dass sie (ohne die Schraubbolzen 23) zum Einstecken der Einheit aus Montageeinheit 17 und Ständer 7, 8 in das Querträgerprofil 6 am Ständer 7, 8 vormontierbar sind. Dies ist von Bedeutung, weil die Schraubbolzen 23, da sie die beiden Klemmschalen 18 und die Bohrungen im Querträger 6 durchsetzen müssen, erst nach dem Ausrichten des auf die Ständer 7, 8 aufgesetzten Querträgers 6 durch die Bohrungen 21 gesteckt und fixiert werden können, um so den Querträger 6 über die Klemmschalen 18 mit dem Ständer 7, 8 zu verbinden.
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4 zeigt eine anders gestaltete Klemmschale 18 als Teil einer anderen erfindungsgemäßen Montageeinheit 17.
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Die Klemmschale 18 hat ebenfalls halbkreisförmige Ausnehmungen 19 zur Anlage an dem Ständer 7, 8 und im Wesentlichen ebene Anlageflächen 20 zur Anlage an den ebenen freien Seitenflächen der Grundträger 4, 6 sowie (hier nicht gezeigte) Bohrungen 21 für (ebenfalls nicht dargestellte) Schraubbolzen 23.
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Die Montagehilfe 35 ist hier eine Schnellspanneinrichtung 35, die an dem einen Endbereich einer Klemmschale 18 vorgesehen ist, während an dem anderen Endbereich der Klemmschale 18 ein Eingriff für eine entsprechende Schnellspanneinrichtung 35 einer anderen, entsprechend ausgebildeten Klemmschale vorgesehen ist.
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5 zeigt, wie zwei derart gestaltete (identische) Klemmschalen 18, hier mit Bohrungen 21 dargestellt als erfindungsgemäße Montageeinheit 17 miteinander verbunden werden, indem sie mit ihren Ausnehmungen 19 um den Ständer gelegt und ihre beiden Schnellspanneinrichtungen 35 an dem Eingriff 36 der jeweils anderen Klemmschale 18 festgelegt werden.
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6 zeigt als Detail einen Anlenkbereich 9 zwischen einem Ständer 7, 8 und einem Querträger 6 mit erfindungsgemäßem Einsatz 14 als Montagehilfe mit waagerechter Aufliege- und Gleitfläche 15, dem Angriff 16 für ein Einschraubwerkzeug zum Einschrauben des Ständers 7, 8 sowie die Montageeinheit 17 zur Befestigung des Querträgers 6 am Ständer 7, 8. Zu erkennen sind eine dem Betrachter zugewandte Klemmschale 18 sowie zwei Schraubbolzen 23 zum Festlegen der Verbindung.
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7a zeigt die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmschale 18. Die Klemmschale 18 ist im Querschnitt u-förmig ausgebildet, und die Endbereiche der beiden freien Schenkel des U-Profils bilden zwei Vorsprünge, die die Anlagebereiche der Klemmschale 18 an dem Ständer 7, 8 darstellen und die halbkreisförmige Ausnehmung 19 aufweisen.
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7b zeigt die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montageeinheit 17 an einem Ständer 7, 8, bei der die Montageeinheit 17 aus den in 7a gezeigten Klemmschalen 18 mit zwei Anlagebereichen gebildet ist, die hier in zwei Nuten 24a am Ständer 7, 8 eingreifen und so eine formschlüssige Verbindung zwischen Ständer 7, 8 und Montageeinrichtung 18 herstellen.
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8a zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Querträger 6 in einem seiner Anlenkbereiche 9 an den (nicht gezeigten) Ständer 7, 8. Gezeigt ist weiter ein die Bohrungen 22 im Querträger 6 durchsetzender Schraubbolzen 23. Der Querträger 6 ist gegenüber dem Schraubbolzen 23 geneigt, wodurch angedeutet wird, dass der Querträger 6 relativ zu dem nicht gezeigten Ständer 7, 8 um seine Längsachse 10 verkantet ist. Dies bedeutet, dass die Bohrungen 22 im Querträger 6, wie auch ihre Aufweitung gegenüber dem Schraubbolzen 23 schlussfolgern lässt und wie in
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8b gesondert gezeigt ist, als im verbauten Zustand des Querträgers 6 vertikal ausgerichtete Langlöcher ausgebildet sind.
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8c zeigt in einer weiteren Schnittdarstellung einen Querschnitt durch einen Querträger 6 in einem seiner Anlenkbereiche 9 an einen Ständer 7, 8. Der Ständer 7, 8 ist mit der aus zwei Klemmschalen 18 und Schraubbolzen 23 bestehenden Montageeinheit 17 an dem Querträger 6 montiert. Dabei ist der Querträger 6 gegenüber dem Ständer 7, 8 um seine Längsachse 10 verkantet festgeschraubt, was in erster Linie durch die geschilderte Ausbildung der Bohrungen 22 im Querträger 6 als Langlöcher ermöglicht wird.
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Die Zeichnung lässt aber zusätzlich erkennen, dass die Anlageflächen 20 der Klemmschalen 18, mit denen sie an den ebenen Innenflächen der freien Seitenflächen 36 des Querträgers 6 anliegen, an ihren Längskanten gerundet ausgebildet sind, wodurch ein Verkanten des Querträgers 6 gegenüber dem Ständer 7, 8 zum Ausgleich von Geländegefälle oder Schiefständen der Ständer 7, 8 in Ost-West-Richtung weiter erleichtert wird.
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9 zeigt als Detail den oberen Teil eines kürzeren Ständers 7 mit dem Angriff 16 für ein Einschraubwerkzeug, dem querträgerseitigen Ende der Querstrebe 11a sowie den an dem Ständer 7 und der Querstrebe 11a befestigten Querträger 6 im Bereich 9 seiner Anlenkung an den kürzeren Ständer 7. Erkennbar ist auch der Einsatz 14 mit seiner waagerechten Aufliege- und Gleitfläche 15. Die Montageeinheit 17 ist nur durch die zu ihr gehörigen, die Bohrlöcher 22 durchsetzenden Schraubbolzen 23 angedeutet.
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Am Querträger 6 sind fünf Langlöcher 22 auf jeder Seite des Profils angedeutet. Die Langlöcher 22 sind im verbauten Zustand des Querträgers 6 im Wesentlichen horizontal nebeneinander, d. h. auf einer Höhe angeordnet. Dadurch ist der Querträger 6 nach dem Ausrichten, welches in Verbindung mit 2 und 4 näher beschrieben wurde, in verschiedenen Positionen auf dem Ständer 7, 8 fixierbar. Die Langlöcher 23 haben den Vorteil, dass das beschriebene Verkanten zwischen Querträger 6 und Ständer 7, 8 möglich ist. Dass nicht an Stelle der Einzelbohrungen 22 ein Langloch in Längsrichtung 10 des Querträgers vorgesehen ist, hat seinen Grund darin, dass ein solches Langloch die Stabilität in diesem Bereich gefährden könnte.
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Bei der Montage wird der Querträger 6 zunächst durch Verschieben am kürzeren Ständer 7 auf die anderen Querträger 6 ausgerichtet. Hierbei kann bereits die Querstrebe 11a zu Hilfe genommen werden und die Ausrichtung durch Verschieben ihrer Gleit- und Feststelleinrichtung 13 nach unten oder nach oben bewirkt werden. Sodann wird die Querstrebe 11a mittels der Gleit- und Feststelleinrichtung 13 fixiert und der Querträger 6 durch Verschrauben mittels der Montageeinheit 17 am kürzeren Ständer festgelegt. Anschließend wird der Querträger 6 mittels einer entsprechenden Montageeinheit 17 mit dem längeren Ständer 8 verbunden. Das obere Ende des längeren Ständers 8 kann dabei aufgrund seiner Länge und dadurch bedingten Biegsamkeit in eine Position gezwungen werden, in welcher die Bohrungen 22 mit den Bohrungen 21 der Klemmschalen 18 fluchten, so dass die Schraubbolzen 23 zum Festschrauben durchgesteckt werden können.
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Wie in 9 gezeigt, verbleibt der Einsatz 14 gegebenenfalls nach Verbinden des Querträgers 6 mit den Ständern 7, 8 am Querträger 6.
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10 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufständerungssystems 1 von Solarpaneelen 2, in perspektivischer Darstellung. Gezeigt sind kürzere Ständer 7 a - d und längere Ständer 8 a - d, die - etwa mittels einer daran ausgebildeten, nicht dargestellten Bodenschraube - im Erdboden verankert sind und im Wesentlichen senkrecht aus dem Erdboden herausragen.
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Der erdferne Bereich 9 jedes kürzeren Ständers 7 a - d ist mit dem erdfernen Bereich 9 des ihm jeweils gegenüber liegenden längeren Ständers 8 a - d mittels einer Querstrebe 11 b verbunden.
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Zwischen dem erdnahen Bereich 12 jedes längeren Ständers 8 a - d und dem erdfernen Bereich 9 jedes kürzeren 7 a - d der mittels der Querstrebe 11 b verbundenen Ständer 7 a - d, 8 a - d ist eine einstellbare Diagonalstrebe 11 a vorgesehen.
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Die Diagonalstrebe 11 a ist mittels eines Schraubgewindes 26 in ihrer Länge ein- und feststellbar oder an dem erdnahen Ende 12 des längeren Ständers 8 mittels einer Gleit- und Feststelleinrichtung 13 gleitend und feststellbar geführt, so dass durch ihre Einstellung der jeweilige kürzere Ständer 7 a - d in seiner Ausrichtung auf die Ständerreihe 7 a - d bzw. die Längsrichtung 10 des Längsträgers 5 korrigierbar ist, was - wegen der starren Verbindung der kürzeren Ständer 7 a - d mit den längeren Ständern 8 a - d über die jeweilige Querstrebe 11a zugleich zu einer Korrektur der Stellung des erdfernen Bereichs 9 des jeweiligen längeren Ständers 8 a - d führt.
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Auf den kürzeren Ständern 7 a - d ist ein erster als Längsträger 4 a ausgebildeten Grundträger und auf den längeren Ständern 8 a - d ist ein zweiter als Längsträger 4 b ausgebildeter Grundträger festgelegt. Auf den Längsträgern 4 a, b sind im rechten Winkel zu ihnen Querträger 3 a - m festgelegt, mittels derer eine oder mehrere Reihen von Solarpaneelen 2 gehalten sind, wobei die Reihen und mit ihnen die Längsträger 4 a, b eine beliebige Länge aufweisen können.
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Aufgrund der unterschiedlichen Länge der ersten Ständer 7 a - d und der zweiten Ständer 8 a - d sind die Querträger 3 a - m und mit ihnen die Paneelflächen zu ihrer Ausrichtung auf die Sonne geneigt. Der Neigungswinkel der Querträger 3 und mit ihnen der Paneelflächen beträgt in mitteleuropäischen Breitengraden etwa 15-30°, um einen optimalen Einstrahlwinkel der Sonne zu erreichen.
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Zum Aufbau des erfindungsgemäßen Aufständerungssystems 1 werden die kürzeren und die längeren Ständer 7, 8 jeweils in Reihe gesetzt. Sie werden dabei soweit eingedreht, dass sich ihr oberes Ende in einer vorbestimmten Höhe befindet. Die Höhe der Ständer 7, 8 ist dabei, im Gegensatz zu ihrer seitlichen Ausrichtung, sehr genau einstellbar. Auf das obere Ende je einer Reihe kurzer und einer Reihe langen Ständers 7, 8 wird je ein Längsträger 4 a, b aufgesetzt. Der Längsträger 4 a, b ist beispielsweise als nach unten offenes, im Wesentlichen rechteck- oder u-förmiges Profil mit ebenen freien Seitenflächen ausgebildet. Das Profil kann aus verzinktem, beispielsweise kaltverformtem Stahlblech hergestellt sein.
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11 zeigt das erfindungsgemäße Aufständerungssystem 1 nach 10 in anderer perspektivischer Darstellung.
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Gezeigt sind kürzere Ständer 7 a - c und längere Ständer 8 a - c, die - etwa mittels einer daran ausgebildeten, nicht dargestellten Bodenschraube - im Erdboden verankert sind und im Wesentlichen senkrecht aus dem Erdboden herausragen.
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Der erdferne Bereich 9 jedes kürzeren Ständers 7 a - c ist mit dem erdfernen Bereich 9 des ihm jeweils gegenüber liegenden längeren Ständers 8 a - c mittels einer Querstrebe 11 b verbunden.
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Zwischen dem erdnahen Bereich 12 jedes längeren Ständers 8 a - c und dem erdfernen Bereich 9 jedes kürzeren 7 a - c der mittels einer Querstrebe 11 b verbundenen Ständer 7 a - c, 8 a - c ist eine einstellbare Diagonalstrebe 11 a vorgesehen.
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Die Diagonalstrebe 11 a ist mittels eines Schraubgewindes 26 in ihrer Länge ein- und feststellbar und alternativ oder auch zugleich an dem erdnahen Ende 12 des längeren Ständers 8 a - c mittels einer Gleit- und Feststelleinrichtung 13 gleitend und feststellbar geführt, so dass durch ihre Verschiebung und/oder Längenverstellung mittels des Gewindes der jeweilige kürzere Ständer 7 a - c in seiner Ausrichtung auf die Ständerreihe 7 a - c bzw. die Längsrichtung 10 des Längsträgers 5 korrigierbar ist, was - wegen der starren Verbindung der kürzeren Ständer 7 a - c mit den längeren Ständern 8 a - c über die jeweilige Querstrebe 11a zugleich zu einer Korrektur der Stellung des erdfernen Bereichs 9 des jeweiligen längeren Ständers 8 a - c führt.
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Auf den kürzeren Ständern 7 a - c ist ein erster Längsträger 5 und auf den längeren Ständern 8 a - c ist ein zweiter Längsträger 6 festgelegt. Auf den Längsträgern 4a, b sind im rechten Winkel zu ihnen Querträger 3 a - h festgelegt, mittels derer (hier nicht gezeigte) eine oder mehrere Reihen von Solarpaneelen 2 gehalten sind, wobei die Reihen eine beliebige Länge aufweisen können.
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Die Ständer 7, 8 sind mittels einer Montageeinheit 17 gemäß einem der 2 bis 5 mit dem Grundträger 5 verbunden. Die Montageeinheiten 17 (samt Schnellspannvorrichtungen 35) nach den 2, 3, 4 und 5 können dabei unabhängig davon verwendet werden, ob es sich um eine Ausbildung der Aufständerung mit Grundträgern als Querträger (1) oder als Längsträger (10, 11) handelt. Somit sind auch die in den 2, 3, 4 und 5 gezeigten Montagevorrichtungen für die zweite Ausführungsform verwendbar.
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12 zeigt als Detail die Verbindung von zweitem Längsträger 4b, Querträger 3, Querstrebe 11 b und längerem Ständer 8 mittels der Montageeinheit 17 mit Schraubbolzen 23 in Seitenansicht. Ebenfalls dargestellt ist die Verbindung 39 zwischen dem Längsträger 4b und einem Querträger 3.
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13 zeigt als Detail die montierte Verbindung eines ersten Längsträgers 4a mit einem Querträger 3, einer Querstrebe 11 b, einer Diagonalstrebe 11 a und einem kürzeren Ständer 7 in perspektivischer Darstellung. Gezeigt ist das Beschlagteil 38, mittels dessen die Querstrebe 11a und die Diagonalstrebe 11b, letztere mit Gewinde 26 zu ihrer Längenverstellung, mittels Schraubbolzen 23 mit dem Längsträger 4a und - über die Montageeinheit 17 - mit dem Ständer 7 verbunden sind.
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14 zeigt als Detail eine Draufsicht auf die Unterseite eines ersten Längsträgers 4a mit Abbiegungen 37 in Montagestellung an einem kürzeren Ständer 7. Erkennbar sind die Montageeinheit 17 mit Klemmschalen 18 und die Schraubbolzen 23. Gezeigt ist weiter ein Beschlagteil 38 mit daran montierter Querstrebe 11 b und Diagonalstrebe 11 a, ebenfalls in an dem Längsträger 4a mittels der Schraubbolzen 23 und der Montageeinheit 17 montierter Position, wobei allerdings Kopf und Mutter der Schraubbolzen 23 durch die Abbiegungen 37 des Längsträgers 4a verdeckt sind.
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15 zeigt als Detail die Verbindung eines längeren Ständers 8 mit einem zweiten Längsträger (4b) mittels (verdeckter) Montageeinheit 17 mit Schraubbolzen 23, die zugleich ein Beschlagteil 38 durchsetzen und festlegen, an dem eine Querstrebe 11 b befestigt ist.
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Ergänzend wir in 16 eine beispielhafte Verbindung eines Quersträgers 3 mit einem Längsträger 4a, 4b als Detail gezeigt. An dem Längsträger 4a, 4b ist eine in dessen Längsrichtung 10 schlitzförmige Ausnehmung vorgesehen, die an ihrem Ende eine Erweiterung aufweist. Durch diese Erweiterung kann eine -gegebenenfalls an dem Querträger 3 vormontierte - Montageeinheit, beispielsweise eine Schraub- oder Steckverbindung oder eine Schnellspanneinrichtung 39, zur Montage durchgesteckt werden. Mittels des Längsschlitzes kann sodann der Querträger 3 an dem Längsträger 4a, 4b in die Montageposition verschoben und sodann mittels der Schnellspannvorrichtung 39 dort festgelegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufständerungssystem
- 2
- Solarpaneel
- 3 a-m
- Querträger als Halterungsträger
- 4a, b
- Längsträger als Grundträger
- 5 a-d
- Längsträger als Halterungsträger
- 6
- Querträger als Grundträger
- 7 (a-d)
- kürzere Ständer
- 8 (a-d)
- längere Ständer
- 9
- Anlenkbereich/erdferner Bereich der Ständer 7, 8
- 10
- Längsrichtung/Längsachse des Grundträgers
- 11b
- Querstrebe
- 11a
- Diagonalstrebe
- 12
- erdnahes Ende
- 13
- Gleit- und Feststelleinrichtung
- 14
- Einsatz, Montagegehilfe
- 15
- waagerechte Aufliege- und Gleitfläche
- 16
- Angriff für ein Einschraubwerkzeug
- 17
- Montageeinheit
- 18
- Klemmschalen
- 19
- halbkreisförmige Ausnehmung
- 20
- im Wesentlichen ebene Anlageflächen
- 21
- Bohrungen in den Klemmschalen
- 22
- korrespondierende Bohrungen im Grundträger
- 23
- Schraubbolzen
- 24a
- Ringnut (am Ständer)
- 24b
- Ringwulst (am Ständer)
- 26
- Schraubgewinde
- 27
- Seitenflächen des Grundträgers
- 34
- Bolzen
- 35
- Montagehilfe (für Klemmschalenpaare)
- 36
- Eingriff für Schnellspanneinrichtung
- 37
- Abbiegungen
- 38
- Beschlagsteil
- 39
- Steckverbindung oder Schnellspanneinrichtung für Montage der Träger
- 40
- Vorsprung
- α
- Neigungswinkel des Querträgers
