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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte mit einer Wandung, insbesondere mit einem kreisringförmigen Querschnitt, aufweisend mindestens zwei sich jeweils im Wesentlichen in einer von horizontalen Richtungen aufgespannten Ebene erstreckende Ausleger, welche zum Auflegen der Vorrichtung auf einer in vertikaler Richtung nach oben ausgerichteten Stirnfläche der Wandung ausgebildet sind, sowie ein Trennmodul mit mindestens einer Trenneinrichtung zum Abtrennen von Segmenten der Wandung. Die Vorrichtung findet Verwendung bei Objekten wie Türmen, beispielsweise einer Windenergieanlage, oder Schornsteinen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte mit der Vorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zum Zerkleinern und Abtransportieren vertikal ausgerichteter Objekte, insbesondere stehend angeordneter turmartiger Betonbauwerke, wie Türme von Windenergieanlagen oder Schornsteine, weisen als Verfahrensschritte das schrittweise Rückbauen mit an Kränen befestigten zangenförmigen Geräten oder das Sprengen auf. Sprengungen erfordern jedoch spezielle behördliche Genehmigungen, welche den administrativen Aufwand des Verfahrens stark erhöhen. Zudem wird das zerkleinerte Objekt beim Sprengen in einem sehr großen Radius zerstreut und damit der Boden stark kontaminiert. Des Weiteren geht das Sprengen mit einer extremen Geräuschemission einher, sodass der Einsatz, insbesondere innerhalb urbaner Gebiete, ungeeignet ist.
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Beim Rückbauen mit an Kränen befestigten zangenförmigen Geräten wird das turmartige Bauwerk vom vertikal nach oben ausgerichteten Ende im Wesentlichen spiralförmig abwärts abgetragen. Eine dazugehörige Vorrichtung ist aus einem Rückbaugerät, ähnlich einem Bagger, mit einem Unterwagen ausgebildet. Der Unterwagen weist sternförmig angeordnete Traversen auf, mit denen das Rückbaugerät auf dem abzubrechenden Bauwerk, insbesondere der Stirnseite, aufliegt. Einzelne Traversen sind durch Hubarme entlastbar, wenn darunterliegende Bereiche des Bauwerks abgebrochen werden.
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So werden in der
DE 36 35 597 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abbrechen von Schornsteinen oder dergleichen mit einem Bagger und einem drehbaren Oberwagen offenbart. Der Schornstein wird mittels der Vorrichtung von der Krone her stückweise abgebrochen. Die Vorrichtung weist zudem Abstützungen zwischen der Schornsteinoberkante und dem Bagger sowie eine den Schornstein umgebende Schutzbühne auf. Der Bagger ist mit horizontal und radial zu einer Drehachse angeordneten Traversen ausgebildet, mit welchen der Bagger zum einen auf der Schornsteinoberkante aufliegt und an deren Enden zum anderen die Schutzbühne anhängt ist.
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In der
DE 197 22 185 A1 werden ein Abbruchgerät für Baukörper und ein Verfahren zum Abbruch von Baukörpern beschrieben. Das Abbruchgerät weist einen Wagen mit an der Unterseite angeordneten Auflagewalzen zur verschiebbaren Lagerung des Wagens auf dem abzubrechenden Baukörper auf. Der Wagen ist mit einem Auslegerblock ausgebildet, an dessen vom Wagen entfernten Ende ein zangenförmiges Abbruchwerkzeug angeordnet ist. Der Wagen weist zudem Elemente zum Führen und Abstützen an mindestens einer Seitenfläche des abzubrechenden Baukörpers auf. Beim Abbruch des Baukörpers wird das Abbruchgerät auf einer Kante des Baukörpers bewegt. Der Baukörper wird durch das auf der Stirnseite angeordnete Abbruchgerät von oben Stück für Stück abgetragen.
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Auch aus der
DE 20 2008 004 374 U1 geht eine Vorrichtung zum Abbrechen von Bauwerken, wie Schornsteinen, Kühltürmen, Silos oder dergleichen, aufweisend einen Bagger mit einem Abbruchwerkzeug und ein Gestell, auf welchem der Bagger angeordnet ist, hervor. Das Gestell ist auf der Oberkante des Bauwerks aufsetzbar sowie an unterschiedliche Durchmesser oder Abmessungen des Bauwerks anpassbar.
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In der
DE 35 12 212 A1 wird ein Verfahren zum Abbruch von Schornsteinen und ähnlichen Bauwerken offenbart, wobei ein Kleinbagger, dessen Auslegerarm einen Meißel oder zangenförmiges Abbruchwerkzeug trägt, an einem Kranseil hängend am oberen Ende des Schornsteins geführt wird. Die stückweise mittels des Baggers abgebrochenen Schornsteinteile werden in das Schornsteininnere abgeworfen.
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Das herkömmliche Zerkleinern mit Hilfe von Meißeln beziehungsweise Abbruchzangen, welche einem hohen Verschleiß unterliegen, benötigt auch aufgrund der möglichen Abbruchgröße der abgetragenen Elemente einen sehr langen Zeitraum für das Zerkleinern des Bauwerks. Mit Abbruchzangen oder Betonbrechzangen kann lediglich wenig Material pro Zeit abtragen werden. Zudem kann nicht sichergestellt werden, dass bestimmte Bauwerksbereiche eine ausreichende Stabilität aufweisen. Vielmehr könnten die Bereiche durch einwirkende Abbruchkräfte unkontrolliert reißen oder abbrechen. Durch das Abbrechen gelangen radial nach außen ausgeworfene Absplitterungen der Wandung in die Umwelt, was letztendlich den Boden stark kontaminiert. Die Standzeit der Abbruchzangen ist begrenzt und kürzer als die erforderliche Zeit zum Abtragen des Bauwerks.
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Die mittels spinnenförmig ausgebildeten Trägern auf das abzubrechende Bauwerk aufgesetzten Vorrichtungen können lediglich für Bauwerke mit Durchmessern eingesetzt werden, welche auf die entsprechenden Spannweiten der Träger begrenzt sind. So ist der Einsatz bei Bauwerken mit großer Durchmessererhöhung vom oberen Ende bis zur Wurzel sehr aufwändig, insbesondere da unterschiedliche Vorrichtungen eingesetzt werden müssen. Zudem bedingen die Vorrichtungen zum Abtragen der einzelnen Elemente sowie zum Absenken und Bewegen der Abbruchvorrichtung eine sehr aufwändige Mechanik.
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Aus dem Stand der Technik sind zudem Vorrichtungen zum Rückbauen und Zerkleinern speziell zylinderförmiger Betonbauwerke, insbesondere von Schornsteinen, bekannt, bei welchen die Betonbauwerke mit Hilfe von Sägevorrichtungen, wie Kreissägen, in einzelne Segmente zertrennt werden.
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So wird in der
DE 203 04 654 U1 eine Vorrichtung zum Abbruch von Bauwerken, insbesondere von Schornsteinen, Kühltürmen, Fackeltürmen oder dergleichen, beschrieben. Die Vorrichtung weist einen Gestellrahmen auf, welcher an oder auf dem oberen Rand des Bauwerks anordenbar ist und in waagerechter sowie in senkrechter Richtung bewegliche Abbruchwerkzeuge trägt. Als Abbruchwerkzeuge sind dabei Betonsägen ausgebildet, welche jeweils mindestens in einer der angegebenen Richtungen beweglich sind.
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Der im Wesentlichen aus zwei Grundrahmen, welche jeweils als ein nach unten offenes U sowie aus Gittermastelementen ausgebildet und über eine eingekuppelte Verbindung in Längsrichtung verbunden sind, ausgebildete Gestellrahmen ist in das Bauwerk einhängbar oder an das Bauwerk anhängbar.
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Auch aus der
DE 102 25 183 A1 gehen ein Abbruchgerät sowie ein Verfahren zum Abbruch von Gebäudeteilen, insbesondere zum Abtragen von Schornsteinen, Kühltürmen oder dergleichen, hervor. Das Abbruchgerät ist mit einer auf der Krone einer abzubrechenden Wandung aufsetzbaren und längs der Wandung bewegbaren Transportvorrichtung, seitlich mit der Wandung in Eingriff bringbaren Abstützmitteln und einem Abbruchwerkzeug zum stückweisen Abbrechen, insbesondere Zersägen, der Wandung ausgebildet.
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Der Einsatz der Betonsägen ermöglicht das maßgenaue Heraustrennen von Bauwerksteilen vorbestimmter Größen, beispielsweise mit einer Fläche von bis zu 2 m x 3 m und damit als Hohlzylindersegmente mit kreisbogenförmigem Querschnitt, sodass das Gewicht der abgetrennten Teile vorbestimmbar ist und mit Hilfe des Anbringens entsprechender Anschlagmittel an das Bauwerksteil das abgebrochene Teil gezielt nach unten geführt werden kann. Zudem besteht die Möglichkeit, durch das Sägen auch größere Bauwerksteile abzutrennen, um diese entweder mittels einer hydraulischen Auswerfeinrichtung nach innen in das Bauwerk hinein abzukippen oder gezielt nach unten zu transportieren. Durch das Sägen mit außen am Bauwerk angeordneten Sägevorrichtungen gelangen Staub und Absplitterungen der Wandung radial nach außen in die Umwelt, was letztendlich die Luft und den Boden stark kontaminiert. Zudem ist die Standzeit der Sägevorrichtungen begrenzt und kürzer als die erforderliche Zeit zum Abtragen des Bauwerks. Ein speziell vorgesehenes Gestell zur Aufnahme der Sägevorrichtungen erfordert einen sehr hohen Montageaufwand unter schwierigen Arbeitsbedingungen in der Höhe und damit fernab des Bodens.
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Zum Stand der Technik gehören ebenso segmentabtrennende Abbruchvorrichtungen, welche zum Abtrennen von Hohlzylindersegmenten mit einem kreisringförmigen Querschnitt ausgebildet sind. Eine sogenannte turmartige Innenklettersäge weist einen zentralen Mast mit einem am unteren Ende angeordneten Antriebsaggregat und einer hydraulischen Steuerung sowie einer Plattform auf. Die Plattform ist in vertikaler Richtung oberhalb von ersten teleskopierbaren, sternförmig angeordneten Trägern beziehungsweise Auslegern ausgebildet. An den ersten Auslegern sind Bohrmaschinen mit Bohrkronen montiert, welche zum Herstellen von Bohrlöchern innerhalb der zurückzubauenden Wandung, insbesondere der Schornsteinwand, zum Abstützen der ersten Teleskopträger vorgesehen sind. Der zentrale Mast wird zudem von einer vertikal verfahrbaren Nabe mit zweiten teleskopierbaren, sternförmig angeordneten Trägern umschlossen, sodass die Abbruchvorrichtung durch abwechselndes Verwenden der ersten und zweiten Träger innerhalb des Schornsteins abwärts oder auch aufwärts kletternd bewegt werden kann. Des Weiteren ist auf der vertikal verfahrbaren Nabe eine Drehbühne mit zwei in einer horizontalen Ebene ausschwenkbaren Armen mit horizontal ausgerichteten Sägen ausgebildet. Am oberen Ende des Mastes ist eine über einen Durchstieg durch den Mast erreichbare Steuerkabine angeordnet. Mit den an den ausschwenkbaren Armen ausgebildeten horizontal ausgerichteten Sägen dient die Innenklettersäge dazu, Hohlzylindersegmente mit einem kreisringförmigen Querschnitt, auch kurz als Ringelemente bezeichnet, vom Schornstein abzutrennen, welche bereits zu Beginn eines vollumfänglichen Sägeschnittes an einem Hochbaukran angeschlagen werden und nach Beenden des Schnitts vom Bauwerk abgehoben sowie am Boden abgesetzt werden.
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Die Innenklettersäge ist allerdings lediglich für große Turmdurchmesser geeignet, sodass beispielsweise Türme von Windenergieanlagen damit nicht abgetragen beziehungsweise zerkleinert werden können. Der Innendurchmesser der Türme von Windenergieanlagen ist insbesondere im oberen Bereich sehr gering.
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Die
US 5 653 508 A zeigt eine gattungsbildende Vorrichtung zum Rückbauen und Zerkleinern von Betonschornsteinen mit zwei in vertikaler Richtung relativ zueinander verstellbaren Tragrahmen mit jeweils vier Auslegern, welche auf der nach oben ausgerichteten Stirnfläche des Schornsteins aufgesetzt werden. Auf dem oberen der beiden Tragrahmen ist mittig ein Kran angeordnet, mit welchem abgetrennte Teilsegmente des Schornsteins abgesenkt werden können. Um die Schornsteinwandung von oben her abzutrennen, weist die bekannte Vorrichtung für vertikale Schnitte vorzugsweise eine Kreissäge auf, welche vertikal verfahrbar an einem Hängegerüst vorgesehen ist. An der Schornsteinwandung anzubringende Horizontalschnitte werden vorzugsweise mit einer Seilsäge durchgeführt. Nachdem unter den Auslegern des unteren Tragrahmens befindliche Teilsegmente der Schornsteinwandung abgetrennt worden sind, kann der untere Tragrahmen gegenüber dem oberen Tragrahmen beispielsweise mit Hydraulikzylindern nach unten verfahren werden, um auf den durch die Horizontalschnitte erzeugten, weiter unten liegenden Stirnflächen der Schornsteinwandung aufgesetzt werden zu können.
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Sämtliche aus dem Stand der Technik bekannte Abbruchvorrichtungen beziehungsweise Trennmaschinen, wie Bagger oder Sägevorrichtungen, werden nahe der vertikal nach oben ausgerichteten Stirnseite oder Spitze der turmartigen Bauwerke stationär angeordnet. Ein rascher Transport der Vorrichtungen zum Boden, beispielsweise zum Austauschen von Verschleißteilen, ist nicht möglich, allerdings weist keine der Vorrichtungen eine Standzeit auf, welche einen kompletten Rückbau des Bauwerks ohne das Austauschen der Verschleißteile ermöglicht. Folglich sind die Verschleißteile vor Ort, insbesondere in der Nähe der Spitze der Bauwerke, auszutauschen, was das Anbringen von Schutzbühnen am Außenumfang der Bauwerke erforderlich macht. Das Vorsehen der Schutzbühnen und das Befördern von Personen, beispielsweise zum Austauschen der Verschleißteile und zum Warten der Abbruchvorrichtung, ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Die Verschleißteile müssen zum Austauschen in der Höhe für Personal zugänglich sein. Das Errichten von sicheren Höhenarbeitsplätzen ist jedoch mit einer Vielzahl gesetzlicher Auflagen verbunden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Rückbauen und Zerkleinern von vertikal ausgerichteten Objekten, insbesondere mit einem kreisringförmigen Querschnitt, wie Türmen, beispielsweise einer Windenergieanlage, oder Schornsteinen. Der kreisringförmige Querschnitt kann dabei eine konstante Abmessung aufweisen oder sich hin zur nach oben ausgerichteten Spitze des Objektes verjüngen. Die Verfahrensschritte des Trennens beziehungsweise des Zerkleinerns sollen automatisiert und wenig störungsanfällig sein, zum Beispiel um die Vorrichtung unbemannt betreiben zu können. Die Vorrichtung soll einfach zu handhaben und zu bedienen sein. Auch der Austausch von Verschleißteilen soll mit minimalem Montageaufwand und unter sicheren Arbeitsbedingungen möglich sein.
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Das Verfahren zum Rückbauen und Zerkleinern soll lediglich minimale Kosten verursachen und unter einem geringen Zeitaufwand möglich sein. Während des Verfahrens soll die Umwelt, insbesondere der Boden, nicht kontaminiert werden.
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Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung und das Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 21 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte, insbesondere mit einem kreisringförmigen Querschnitt, wie Türme, beispielsweise einer Windenergieanlage, oder Schornsteine, gelöst. Die Vorrichtung weist mindestens zwei sich jeweils im Wesentlichen in einer von horizontalen Richtungen aufgespannten Ebene erstreckende Ausleger sowie ein Trennmodul mit mindestens einer Trenneinrichtung zum Abtrennen von Segmenten der Wandung, insbesondere zum Erzeugen ausschließlich eines in einer von den horizontalen Richtungen aufgespannten Ebene verlaufenden Schnitts, auf. Die Ausleger sind dabei zum Auflegen der Vorrichtung auf einer in vertikaler Richtung nach oben ausgerichteten Stirnfläche der Wandung ausgebildet. Unter dem Erstrecken der Ausleger im Wesentlichen in einer von horizontalen Richtungen aufgespannten Ebene ist zu verstehen, dass die Ausleger bei einer geradlinigen Ausbildung auch in einem von der Horizontalen leicht abweichenden Winkel angeordnet sein können. Zudem können Bereiche von abgewinkelt oder nicht geradlinig ausgebildeten Auslegern von der Horizontalen abweichen, obwohl beispielsweise Enden der Ausleger in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind.
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Nach der Konzeption der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens zwei Klemmmodule auf. Jedes Klemmmodul ist mit einem Ausleger verbunden sowie zum Aufsetzen der Vorrichtung auf die Stirnfläche der Wandung ausgebildet und weist greiferförmig zueinander angeordnete und miteinander gekoppelte Klemmelemente auf. Die Klemmelemente sind für einen Kraftschluss und/oder einen Formschluss mit der Wandung ausgebildet. Dabei ist ein erstes Klemmelement mit einem Seilelement einer Hebevorrichtung derart verbunden, dass eine Klemmkraft auf die Wandung verstärkt wird, wenn eine Zugkraft auf das Seilelement einwirkt, sodass die Vorrichtung mit einem abgetrennten Segment der Wandung durch Anspannen der Seilelemente von der Wandung abhebbar ist.
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Das erste Klemmelement des Klemmmoduls ist vorteilhaft in einer Bewegungsrichtung um eine Drehachse, welche bevorzugt in horizontaler Richtung ausgerichtet ist, drehbeweglich mit einem zweiten Klemmelement verbunden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein sich in vertikaler Richtung erstreckendes Schubmodul ausgebildet. Dabei sind die Ausleger in einer Längsausdehnung jeweils im Wesentlichen senkrecht zur Längsausdehnung des Schubmoduls ausgerichtet und mit einem ersten Ende am Schubmodul angeordnet.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens drei Ausleger auf, welche sternförmig und jeweils gleichmäßig beabstandet zueinander am Schubmodul angeordnet sind.
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Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausleger im Bereich eines in vertikaler Richtung oberen Endes des Schubmoduls, insbesondere starr, mit dem Schubmodul verbunden. Dabei ist das Schubmodul in vertikaler Richtung in einer Länge variierbar.
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Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausleger über ein Führungselement am Schubmodul angeordnet. Dabei sind die Ausleger mit dem Führungselement in vertikaler Richtung an der Außenseite des Schubmoduls entlang bewegbar ausgebildet.
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Zum Variieren der Länge des Schubmoduls in vertikaler Richtung oder zum Bewegen der Ausleger über das Führungselement ist vorteilhaft eine Verstellvorrichtung vorgesehen. Die Verstellvorrichtung ist bevorzugt als ein Flaschenzug mit einer elektrisch angetriebenen Seilwinde ausgebildet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Trennmodul an einem in vertikaler Richtung nach unten ausgerichteten Ende des Schubmoduls angeordnet. Das Trennmodul ist vorteilhaft über ein Rotorelement mit dem Schubmodul verbunden.
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Das Rotorelement ist bevorzugt mit einer Rotationsachse koaxial zu einer Längsachse des Schubmoduls ausgerichtet und in einer Bewegungsrichtung um die Längsachse drehbar angeordnet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Rotorelement ein in vertikaler Richtung ausgerichtetes Befestigungselement und mindestens ein in einer horizontalen Richtung ausgerichtetes Befestigungselement auf.
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Die Trenneinrichtung ist vorteilhaft über eine Vorschubeinrichtung mit dem Rotorelement verbunden. Dabei ist die Vorschubeinrichtung über ein Befestigungselement am Rotorelement angeordnet.
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Die Vorschubeinrichtung weist zum Befestigen am Rotorelement bevorzugt ein an einer Mantelfläche in vertikaler Richtung nach oben ausgerichtetes Befestigungselement und/oder ein an einem ersten, in horizontaler Richtung ausgerichteten Ende ausgebildetes Befestigungselement auf. Das Befestigungselement der Vorschubeinrichtung und das Befestigungselement des Rotorelements sind jeweils miteinander korrespondierend, insbesondere als Flanschverbindungen, ausgebildet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Vorschubeinrichtung mit einer Längsausdehnung in einer horizontalen Richtung ausgerichtet ist. Die Vorschubeinrichtung ist in der Längsausdehnung in horizontaler Richtung bevorzugt verlängerbar.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorschubeinrichtung aus einem äußeren Hohlzylinder und einem im Inneren des äußeren Hohlzylinders angeordneten Kolben ausgebildet, wobei die Innenseite der Wandung des äußeren Hohlzylinders mit der Außenseite des Kolbens korrespondiert. Der Kolben ist dabei im Bereich einer ersten Stirnseite aus einer ersten Stirnseite des äußeren Hohlzylinders hervorragend angeordnet.
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Eine distal zur ersten Stirnseite ausgebildete zweite Stirnseite des äußeren Hohlzylinders ist vorteilhaft als Befestigungselement ausgebildet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verstelleinrichtung zum Verschieben der Trenneinrichtung in einer horizontalen Bewegungsrichtung durch die distal zur ersten Stirnseite angeordnete zweite Stirnseite des Kolbens hindurchgeführt angeordnet. Dabei ist die Verstelleinrichtung bevorzugt in Form einer zylindrischen Rundstange mit kreisförmigem Querschnitt mit Außengewinde und mit einem Antrieb zur Rotation der Verstelleinrichtung um eine Drehachse verbunden ausgebildet.
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An einem ersten Ende der Vorschubeinrichtung ist vorteilhaft ein Antrieb der Trenneinrichtung gehaltert angeordnet, wobei der Antrieb insbesondere an einer ersten Stirnseite des Kolbens der Vorschubeinrichtung befestigt ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Rotorelement und der Vorschubeinrichtung mindestens ein mit einer Längsausdehnung in einer horizontalen Richtung ausgerichtetes Verlängerungselement anordenbar.
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Bei der Anordnung von mindestens drei Trenneinrichtungen und jeweils dazugehörigen Vorschubeinrichtungen sind die Vorschubeinrichtungen vorteilhaft jeweils an einem in horizontaler Richtung ausgerichteten Befestigungselement mit dem Rotorelement verbunden. Dabei sind die Vorschubeinrichtungen sternförmig und jeweils gleichmäßig beabstandet zueinander am Rotorelement befestigt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Klemmmodule jeweils zwischen einem zum Schubmodul ausgerichteten ersten Ende des Auslegers und einem distal zum ersten Ende des Auslegers ausgerichteten zweiten Ende radial zu einer Längsachse des Schubmoduls verschiebbar angeordnet, um die Vorrichtung auf einen entsprechenden Durchmesser der Wandung einzustellen. Dabei ist insbesondere das zweite Klemmelement des Klemmmoduls in einer im Wesentlichen horizontalen Bewegungsrichtung am Ausleger beweglich angeordnet.
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Zum Verschieben des Klemmmoduls weist die Vorrichtung vorteilhaft einen Zahnradantrieb mit einem Schlitten und einer Zahnstange auf, wobei das zweite Klemmelement mit dem Schlitten und der Ausleger, insbesondere auf einer Oberseite, mit der Zahnstange ausgebildet sind.
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Die Trenneinrichtung ist bevorzugt als ein Sägeelement, insbesondere mit einem Kreissägeblatt, ausgebildet, welches um eine in vertikaler Richtung ausgerichtete Rotationsachse rotiert.
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Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte, insbesondere mit einem kreisringförmigen Querschnitt, mit einer vorgenannten Vorrichtung gelöst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- a) Auflegen der Vorrichtung auf eine in vertikaler Richtung nach oben ausgerichtete Stirnfläche einer Wandung des Objekts,
- b) Erzeugen eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses von Klemmmodulen der Vorrichtung mit der Wandung durch Spannen von an den Klemmmodulen befestigten Seilelementen einer Hebevorrichtung, wobei eine Klemmkraft auf die Wandung verstärkt wird, wenn eine Zugkraft auf das Seilelement erhöht wird,
- c) Abtrennen eines Segmentes der Wandung mittels mindestens einer Trenneinrichtung, insbesondere durch Erzeugen eines in einer von horizontalen Richtungen aufgespannten Ebene verlaufenden Schnitts,
- d) Abheben des abgetrennten Segmentes der Wandung und der Vorrichtung vom Objekt sowie
- e) Abtransportieren des abgetrennten Segmentes der Wandung mit der Vorrichtung, insbesondere zum Boden,
- f) Separieren des abgetrennten Segmentes der Wandung von der Vorrichtung und
- g) Wiederholen der Schritte a) bis f).
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Während des Schritts des Abtrennens des Segments der Wandung werden die Seilelemente vorteilhaft mit einer Zugkraft derart beaufschlagt und damit derart angespannt, dass eine vertikale Komponente der Zugkraft mindestens der Gewichtskraft des abzutrennenden Segments der Wandung entspricht. Damit wird sichergestellt, dass das abgetrennte Segment der Wandung nach Fertigstellen des Schnitts in vertikaler Richtung an der Position gehalten oder nach oben vom Objekt abgehoben wird und somit die Breite des Schnitts als Spalt erhalten bleibt oder vergrößert wird, um die im Spalt angeordneten Trenneinrichtungen nicht mit dem Gewicht des abgetrennten Segments zu beaufschlagen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren zum Auflegen der Vorrichtung auf die in vertikaler Richtung nach oben ausgerichtete Stirnfläche der Wandung des Objekts folgende Schritte auf:
- aa) Anordnen von Klemmmodulen jeweils an einem zweiten, äußeren Ende oder Anordnen von Klemmmodulen jeweils an einem ersten, inneren Ende eines sich im Wesentlichen in einer von horizontalen Richtungen aufgespannten Ebene erstreckend angeordneten Auslegers,
- ab) Transportieren der Vorrichtung zu einem in vertikaler Richtung nach oben ausgerichteten Ende des Objektes sowie Absetzen der Vorrichtung auf dem Ende des Objektes mittels einer Hebevorrichtung,
- ac) Öffnen von Klemmelementen der Klemmmodule durch Entspannen der Seilelemente der Hebevorrichtung und
- ad) Zentrieren der Vorrichtung in Bezug auf eine Rotationsachse eines Schubmoduls, wobei die Klemmmodule in einer radialen Richtung zur Rotationsachse gleichmäßig verfahren werden bis jeweils das erste Klemmelement an einer Fläche der Wandung anliegt und die Rotationsachse koaxial zu einer Symmetrieachse der Wandung angeordnet ist.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden beim Verfahrensschritt des Erzeugens eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses der Klemmmodule mit der Wandung die Klemmmodule durch Spannen der Seilelemente der Hebevorrichtung in vertikaler Richtung nach oben geschlossen. Dabei werden die ersten Klemmelemente in einer Bewegungsrichtung derart um eine Drehachse bewegt, dass die Klemmelemente derart an der Wandung anliegen, dass die Wandung zwischen den Klemmelementen verklemmt ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass beim Verfahrensschritt des Abtrennens eines Segmentes der Wandung durch ein Verändern der Lage der Trenneinrichtung in vertikaler Richtung in Bezug zur nach oben ausgerichteten Stirnfläche der Wandung eine Länge des abzutrennenden Segments der Wandung variiert wird.
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Die Länge des abzutrennenden Segments der Wandung wird vorteilhaft durch Variieren eines Abstands zwischen an einem in vertikaler Richtung ausgerichteten Schubmodul angeordneten Auslegern zum Auflegen der Vorrichtung auf der Stirnfläche der Wandung und der mindestens einen am in vertikaler Richtung unten angeordneten Trenneinrichtung verändert. Dabei wird entweder die Länge des Schubmoduls verändert, wenn die Ausleger in einem oberen Bereich fest mit dem Schubmodul verbunden sind, oder es wird die Position der Ausleger am Schubmodul verändert, wenn die Ausleger beweglich am Schubmodul angeordnet sind.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schneidet beim Verfahrensschritt des Abtrennen eines Segmentes der Wandung die mindestens eine an der Wandung anliegende Trenneinrichtung in die Wandung derart ein, dass ein, insbesondere in einer von horizontalen Richtungen aufgespannten Ebene verlaufender Schnitt erzeugt wird, bis die Wandung durch die Trenneinrichtung in radialer Richtung von innen nach außen vollständig durchtrennt ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein vollständiges Entfernen von vertikal ausgerichteten Objekten, wie Türmen von Windenergieanlagen. Die Größe der abgetrennten beziehungsweise abgelängten Elemente kann derart festgelegt werden, dass der Abtransport und/oder das weitere Zerkleinern mit geringem maschinellen Aufwand erfolgen kann.
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Im Vergleich zu bekannten Verfahren wird die Umwelt durch Abfälle nicht kontaminiert oder das Kontaminieren wird erheblich reduziert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte weisen zusammenfassend weitere vorteilhafte Eigenschaften auf:
- - schnelles, effizientes und segmentweises Zerkleinern von turmartigen Bauwerken von der Turmspitze bis zur Turmwurzel, was den Einsatz beim Rückbau von Türmen von Windenergieanlagen oder Schornsteinen ermöglicht,
- - am rückzubauenden Bauwerk sind außer einem geeigneten Kran und der erfindungsgemäßen Vorrichtung keinerlei Zusatzvorrichtungen zu installieren,
- - das Abtrennen der Segmente mittels von innen wirkender Sägen und das Sägen von innen nach außen verursachen keine oder nur eine geringe Verschmutzung der Umwelt durch Verschnittmaterial,
- - der kreisringförmige Querschnitt des Bauwerks kann eine konstante Abmessung aufweisen oder sich hin zur nach oben ausgerichteten Spitze verjüngen, dabei kann die Vorrichtung bei einer großen Bandbreite verschiedener Durchmesser der Bauwerke eingesetzt werden, wobei der jeweilige Aufwand der Umrüstung der Vorrichtung minimal ist,
- - die Größe der rückgebauten Elemente ist derart festlegbar, dass der Abtransport und/oder die weitere Zerkleinerung mit geringem maschinellen Aufwand möglich ist,
- - der Rückbau am Bauwerk erfolgt unbemannt,
- - da die Vorrichtung gemeinsam mit dem jeweils abgetrennten Segment des Bauwerks mit Hilfe eines Krans zum Boden befördert wird, können Wartungsarbeiten durchgeführt werden, ohne Personal zur Spitze des Turmes zu befördern, damit ist ein Austausch von Verschleißteilen mit minimalem Montageaufwand und unter sicheren Arbeitsbedingungen sowie ohne Auflagen für Arbeiten an Höhenarbeitsplätzen möglich.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen
- - eine Vorrichtung zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte in Verbindung mit einem rückzubauenden, turmartigen Bauwerk mit einem kreisringförmigen Querschnitt
- 1a: mit einem geringen Durchmesser des Bauwerks und einer Trenneinrichtung,
- 1b: mit einem mittleren Durchmesser des Bauwerks und drei Trenneinrichtungen und
- 1c: mit einem großen Durchmesser des Bauwerks und drei Trenneinrichtungen sowie
- 2: in einer Seitenansicht mit einem ersten Klemmmodul,
- - ein Trennmodul einer Vorrichtung zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte innerhalb eines rückzubauenden, turmartigen Bauwerks mit einem kreisringförmigen Querschnitt
- 3: mit einem geringen Durchmesser des Bauwerks,
- 4a: mit einem mittleren Durchmesser des Bauwerks sowie
- 4b: mit einem großen Durchmesser des Bauwerks
und
- 5: einen Bereich einer Vorrichtung zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte innerhalb eines rückzubauenden, turmartigen Bauwerks mit einem kreisringförmigen Querschnitt mit einem zweiten Klemmmodul.
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In den 1a bis 1c ist jeweils eine Vorrichtung 1 zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte in Verbindung mit einem rückzubauenden, turmartigen Bauwerk mit einem kreisringförmigen Querschnitt mit einem geringen Durchmesser der Wandung 2 des Bauwerks und einer Trenneinrichtung 8, gemäß 1a, mit einem mittleren Durchmesser der Wandung 2 des Bauwerks und drei Trenneinrichtungen 8-1, 8-2, 8-3, gemäß 1b, sowie mit einem großen Durchmesser der Wandung 2 des Bauwerks und drei Trenneinrichtungen 8-1, 8-2, 8-3, gemäß 1c, dargestellt. Die Vorrichtung 1 ist dabei als eine auf der Stirnseite, das heißt in vertikaler Richtung y nach oben ausgerichteten Seite als mobile Vorrichtung 1 zum Rückbauen und Zerkleinern insbesondere auf dem Boden stehender Bauwerke, beispielsweise Türmen von Windenergieanlagen oder Schornsteinen, ausgebildet.
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Die Vorrichtung 1 weist ein sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung y erstreckendes und in vertikaler Richtung y verfahrbares Schubmodul 3, drei sich jeweils in einer von den horizontalen Richtungen x, z aufgespannten Ebene erstreckende Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 sowie drei Klemmmodule 5 auf. Die Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 sind in der Längsausdehnung jeweils senkrecht zur Längsausdehnung des Schubmoduls 3 ausgerichtet.
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Die Klemmmodule 5 sind zum Aufsetzen auf der oberen Stirnfläche der Wandung 2 des rückzubauenden Bauwerks und einerseits zum festen Verbinden mit der Wandung 2 ausgebildet. Andererseits ist jedes Klemmmodul 5 mit einem der Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 gekoppelt.
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Die jeweils als senkrechter Zylinder ausgebildeten Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 sind wiederum sternförmig, jeweils gleichmäßig zueinander beabstandet mit einem ersten Ende am Umfang einer rohrförmigen Vertikalführung des Schubmoduls 3 angeordnet und starr mit der Vertikalführung des Schubmoduls 3 verbunden. Die Klemmmodule 5 sind dabei in einem vorbestimmten Abstand zum Schubmodul 3, insbesondere zur Vertikalführung, am Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 angeordnet und zwischen zum Schubmodul 3 ausgerichteten ersten Ende der Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 und einem distal zum ersten Ende der Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 ausgerichteten zweiten Ende radial zu einer Längsachse 6 des Schubmoduls 3 verschiebbar. Die Klemmmodule 5 werden in einer vorbestimmten Position am Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 derart fixiert, dass die Längsachse 6, insbesondere eine Mittelachse, des Schubmoduls 3 koaxial zu einer Symmetrieachse der Wandung 2 des Bauwerks angeordnet ist. Das Schubmodul 3 ist mit der rohrförmigen Vertikalführung folglich in einem Zentrum des durch die Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 gebildeten Sterns angeordnet.
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Die Länge der Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 ist derart bemessen, dass der von den Auslegern 4, 4-1, 4-2, 4-3 gebildete Stern stets einen größeren Durchmesser aufweist als der größte Durchmesser der Wandung 2 des rückzubauenden Bauwerks.
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Ein Vergleich der 1a bis 1c zeigt die Anordnung der Klemmmodule 5 an den Auslegern 4, 4-1, 4-2, 4-3. Der Abstand der Klemmmodule 5 zum Schubmodul 3 und damit zum ersten Ende der Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 nimmt mit größer werdendem Durchmesser der Wandung 2 zu. Die Klemmmodule 5 sind jeweils gleichmäßig in Richtung der zweiten Enden der Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 verschoben.
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Die Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 sind als Hohlzylinder mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Alternativ können die Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 als Hohlzylinder auch einen kreisringförmigen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen oder als Stab mit beliebigem Querschnitt ausgebildet sein.
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Die Vorrichtung 1 weist zudem ein Trennmodul 7 mit einer oder mehreren Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 sowie eine Verstellvorrichtung 9a zum Verstellen des Schubmoduls 3 in vertikaler Richtung y und damit der vertikalen Position des Trennmoduls 7 auf. Das teleskopartig verlängerbare Schubmodul 3 ist dabei aus Hohlprofilen ausgebildet, deren Querschnitte und Mantelflächen derart miteinander korrespondieren, dass jeweils die Außenfläche eines Mantels eines Profils und die Innenfläche eines dazu benachbart angeordneten Profils aneinandergleiten, benachbart angeordnete Profile sind jeweils in der Längsrichtung ineinanderschiebbar angeordnet.
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Das Verschieben der Profile und damit die Änderung der Länge des Schubmoduls 3 in vertikaler Richtung y erfolgt aktiv mittels der Verstellvorrichtung 9a, welche beispielsweise als ein Flaschenzug ausgebildet ist. Die Verstellvorrichtung 9a weist mindestens eine elektrisch angetriebene Seilwinde 13, welche im Bereich der Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 an einer Außenseite eines äußeren Elements des Schubmoduls 3 angeordnet ist, und Umlenkrollen 14, welche ebenfalls im Bereich der Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 an der Außenseite des äußeren Elements des Schubmoduls 3 sowie am in vertikaler Richtung y nach unten ausgerichteten Ende an einem inneren Element des Schubmoduls 3 angeordnet sind, auf. Zwischen der Seilwinde 13 und den Umlenkrollen 14 ist ein Seil 15 verspannt. Durch Betätigen der Seilwinde 13 wird das teleskopartige Schubmodul 3 in der vertikalen Richtung y in Bewegungsrichtung 16 verlängert oder verkürzt.
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Das Trennmodul 7 ist an einem in vertikaler Richtung y nach unten, das heißt zum Boden, auf welchem das Bauwerk steht, ausgerichteten Ende des Schubmoduls 3 angeordnet. Im Bereich des oberen Endes ist das Schubmodul 3 mit den Auslegern 4, 4-1, 4-2, 4-3 sowie über die Klemmmodule 5 mit der Oberseite der Wandung 2 fest verbunden. Mit der veränderlichen Länge des Schubmoduls 3 in vertikaler Richtung y sind die Klemmmodule 5 und das Trennmodul 7 mit den Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 in einem veränderlichen Abstand miteinander verbunden. Durch das Verstellen des Schubmoduls 3 in vertikaler Richtung y gegenüber den Klemmmodulen 5 kann die Länge eines abzutrennenden Segments des Bauwerks variiert werden. Durch die entsprechende radiale Ausrichtung der Klemmmodule 5 an den Auslegern 4, 4-1, 4-2, 4-3 wird eine Zentrierung des Schubmoduls 3 und damit des Trennmoduls 7 in Bezug zur Wandung 2 sichergestellt.
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Das Trennmodul 7 ist über ein Rotorelement 10 mit dem Schubmodul 3 verbunden. Dabei ist das Rotorelement 10 mit einer Rotationsachse koaxial zur Längsachse 6 des Schubmoduls 3 ausgerichtet, sodass die Längsachse 6 des Schubmoduls 3 im Weiteren auch als Rotationsachse 6 bezeichnet wird. Am Rotorelement 10 sind, beispielsweise über geeignete Flanschverbindungen, ein oder mehrere Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 angeordnet. Die Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 werden mittels des Rotorelements 10 in Bewegungsrichtung 11 um die Rotationsachse 6 bewegt. Durch die Rotation des Rotorelements 10 und der daran angeordneten Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 wird der Vorschub der Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 in Umfangsrichtung der Wandung 2 des Bauwerks gewährleistet.
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Dabei schneidet sich jede an der Wandung 2 anliegende, insbesondere jeweils als ein Sägeelement ausgebildete Trenneinrichtung 8, 8-1, 8-2, 8-3 in die Wandung 2 ein und erzeugt einen in der in den horizontalen Richtungen x, z aufgespannten Ebene verlaufenden Schnitt 12. Bei einem Trennmodul 7 mit einer Mehrzahl im Einsatz befindlicher Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 wird ein gemeinsamer Schnitt 12 erzeugt. Der Schnitt 12 ist beendet, wenn die Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 die Wandung 2 des Bauwerks von innen nach außen vollständig durchtrennt haben.
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Jede Trenneinrichtung 8, 8-1, 8-2, 8-3 ist vorteilhaft als eine Kreissäge mit einem Kreissägeblatt ausgebildet. Der Durchmesser des Kreissägeblattes ist dabei derart bemessen, dass die Wandung 2 des Bauwerks vollständig durchtrennt werden kann.
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Die Wandung 2 wird bevorzugt nicht in einem Trennschritt vollständig, sondern abschnittsweise durchtrennt. Damit wird gewährleistet, dass beim Trennen, insbesondere beim Sägen, entstehender Staub im Inneren des von der Wandung 2 umschlossenen Volumens verbleibt. Erst beim letzten Schnitt und dem vollständigen Durchtrennen der Wandung können Stäube in die Umwelt gelangen. Zudem wird durch einen geringen radialen Vorschub der Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 der Verschleiß der Kreissägeblätter minimiert.
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Um eine permanente Energieversorgung der Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 zu ermöglichen, dreht das Rotorelement 10 die Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 nicht kontinuierlich, sondern oszillierend um die Rotationsachse 6, beispielsweise jeweils in einem Winkel von etwa 720° in jede Bewegungsrichtung 11, was eine elektrische Verbindung der Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 mit der Vorrichtung 1 über elektrische Kabel vereinfacht.
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Die über eine Fernbedienung vom Boden aus gesteuerte Vorrichtung 1 wird im Bereich des abzutrennenden Segments des Bauwerks unbemannt betrieben. Zum Erleichtern der Steuerung werden die aktiven Vorrichtungselemente sensorisch beziehungsweise optisch, beispielsweise mittels Kameras, überwacht.
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Die Vorrichtung 1 ist über die greiferförmig ausgebildeten Klemmmodule 5 fest mit einer Hebevorrichtung, insbesondere einem Kran, verbunden. Dabei ist an jedem Klemmmodul 5 ein Seilelement des Krans befestigt. Die Klemmmodule 5 sind zudem derart ausgebildet, eine feste Verbindung mit dem abzutrennenden beziehungsweise abgetrennten Segment der Wandung 2 des Bauwerks einzugehen. Das von der Wandung 2 abgetrennte hohlzylinderförmige Segment wird mit Hilfe des Krans zusammen mit der Vorrichtung 1 zum Boden transportiert. Am Boden wird die Vorrichtung 1a vom von der Wandung 2 abgetrennten Segment gelöst und anschließend mit dem Kran wieder zur Stirnseite der Wandung 2 befördert, wo die Vorrichtung 1 über die Klemmmodule 5 wieder fest mit der Wandung 2 verbunden und ein weiteres Segment abgetrennt wird. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Bauwerk Segment für Segment vollständig abgetragen ist.
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In 2 ist eine Vorrichtung 1a zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte innerhalb einer Wandung 2 eines rückzubauenden, turmartigen Bauwerks mit einem kreisringförmigen Querschnitt in einer Seitenansicht mit einem ersten Klemmmodul 5a dargestellt. 2 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung 1a mit einem Ausleger 4, einem Trennmodul 7 sowie der vertikalen Verstellvorrichtung 9b des Schubmoduls 3.
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Die wiederum als ein Flaschenzug ausgebildete Verstellvorrichtung 9b weist mindestens eine elektrisch angetriebene Seilwinde 13, welche im Bereich des Schubmoduls 3 am Ausleger 4 angeordnet ist, und Umlenkrollen 14, welche ebenfalls im Bereich des Schubmoduls 3 und des Auslegers 4 sowie am in vertikaler Richtung y nach unten ausgerichteten Ende des Schubmoduls 3 angeordnet sind, auf. Zwischen der Seilwinde 13 und den Umlenkrollen 14 ist wiederum ein Seil 15 verspannt, welches an einem Ende am Schubmodul 3 befestigt ist. Durch Betätigen der Seilwinde 13 werden die über ein Führungselement 17 am Schubmodul 3 angeordneten Ausleger 4 in Bewegungsrichtung 16 an der Außenseite des Schubmoduls 3 entlang bewegt.
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Das über das Rotorelement 10 am unteren Ende des Schubmoduls 3 mit dem Schubmodul 3 verbundene und in Bewegungsrichtung 11 um die Rotationsachse 6 drehbare Trennmodul 7 ist mit einer Vorschubeinrichtung 18 ausgebildet. Die in der horizontalen Richtung x ausgerichtete Vorschubeinrichtung 18 ist mit einem ersten Ende am Rotorelement 10 angeordnet und in einer Bewegungsrichtung 19 in der horizontalen Richtung x verlängerbar. Am zum ersten Ende distal ausgebildeten zweiten Ende der Vorschubeinrichtung 18 ist ein Antrieb 20 der Trenneinrichtung 8 gehaltert angeordnet. Der Antrieb 20 ist dabei als elektrisch angetriebener Motor zum Antreiben der als Kreissägeblatt ausgebildeten Trenneinrichtung 8 vorgesehen. Das Kreissägeblatt ist in der durch die horizontalen Richtungen x, z aufgespannten Ebene ausgerichtet, um den horizontalen Schnitt 12 durch die Wandung 2 des Bauwerks zu ermöglichen.
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Jedes Klemmmodul 5a weist eine greiferförmige Anordnung von Klemmelementen 21a, 22a auf, welche für einen Kraftschluss und/oder einen Formschluss mit der Wandung 2 des Bauwerks ausgebildet sind. Ein über ein Seilelement 23 mit der Hebevorrichtung, insbesondere dem Kran, verbundenes erstes Klemmelement 21a stellt eine Verbindung zwischen dem Kran und der Wandung 2 her. Dabei ist das mindestens eine erste Klemmelement 21a jedes Klemmmoduls 5a fest mit dem Seilelement 23 des Krans gekoppelt.
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Das Klemmmodul 5a kann am Ausleger 4 aktiv radial verschoben werden, um die Vorrichtung 1a auf den entsprechenden Durchmesser der Wandung 2 des rückzubauenden Bauwerks einzustellen. Dabei ist das zweite Klemmelement 22a in horizontaler Bewegungsrichtung 24 in Bezug auf den Ausleger 4 am Ausleger 4 beweglich angeordnet, um die Position des Klemmmoduls 5a von innen nach außen verschiebend an den jeweiligen Durchmesser der Wandung 2 anzupassen. Wenn das Klemmmodul 5a mittels einer Bewegung des zweiten Klemmelements 22a an der Wandung 2 anliegend in Postion gebracht wurde, ist das zweite Klemmelement 22a im Vergleich zum ersten Klemmelement 21a starr. Das erste Klemmelement 21a ist hingegen in einer Bewegungsrichtung 25 um eine Drehachse 26a drehbeweglich mit dem zweiten Klemmelement 22a verbunden. Die Drehachse 26a ist in horizontaler Richtung z ausgerichtet.
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Die Klemmelemente 21a, 22a sind derart ausgebildet, dass eine Klemmkraft auf die Wandung 2 verstärkt wird, sobald eine Zugkraft auf das Seilelement 23 der Hebevorrichtung einwirkt. Ein zusätzliches aktives Aufbringen einer Klemmkraft, beispielsweise durch hydraulische oder elektrische Aktuatoren, ist nicht erforderlich. Die Klemmelemente 21a, 22a des Klemmmoduls 5a sind derart dimensioniert, dass die durch das Eigengewicht des abgetrennten Segments der Wandung 2 entstehende Klemmkraft ausreicht, das Segment sicher aufzunehmen und zu transportieren. Die zueinander ausgerichteten Seitenflächen der an den gegenüberliegenden Seiten der Wandung 2 anliegenden Klemmelemente 21a, 22a liegen flächig oder punktuell an der Wandung 2 an.
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Während des Abtrennens des Segments der Wandung 2 beziehungsweise des Durchsägens der Wandung 2 werden die Seilelemente 23 mit einer Zugkraft beaufschlagt, deren vertikale Komponente gleich oder größer ist als die Gewichtskraft des abzutrennenden Segments der Wandung 2. Damit wird gewährleistet, dass bei vollständiger Abtrennung des Segments die Masse des Segments nicht auf die empfindlichen Trenneinrichtungen 8, insbesondere die Kreissägeblätter, einwirkt.
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In 3 ist ein Trennmodul 7 einer Vorrichtung 1, 1a zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte innerhalb eines rückzubauenden, turmartigen Bauwerks mit einem kreisringförmigen Querschnitt mit einem geringen Durchmesser des Bauwerks gezeigt.
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Das Rotorelement 10 weist ein in vertikaler Richtung y ausgerichtetes Befestigungselement 27 sowie mehrere in den horizontalen Richtungen x, z ausgerichtete Befestigungselemente 28-1, 28-2 auf, welche jeweils bevorzugt als Flanschverbindungen ausgebildet sind.
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Bei der Anordnung des Trennmoduls 7 innerhalb eines von der Wandung 2 umschlossenen Volumens mit geringem Durchmesser und daraus folgend wenig Bauraum ist die Vorschubeinrichtung 18 platzsparend am an einer unteren Stirnseite des Rotorelements 10 ausgebildeten Befestigungselement 27 gehaltert. Die Vorschubeinrichtung 18 weist ein entsprechend zentral an der Oberseite und mit dem flanschförmigen Befestigungselement 27 des Rotorelements 10 korrespondierend ausgebildetes Befestigungselement 27 als Verbindungsstelle auf. Das vertikale Befestigungselement 27 ist dabei in der Rotationsachse 6 angeordnet.
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Die über das Befestigungselement 27 fest mit dem Rotorelement 10 verbundene Vorschubeinrichtung 18 ist als ein äußerer Hohlzylinder 18, beispielsweise mit kreisringförmigen Querschnitt, ausgebildet. Im Inneren des äußeren Hohlzylinders 18 ist ein mit der Wandung des äußeren Hohlzylinders 18 korrespondierender Kolben 29 angeordnet, welcher ebenfalls als ein Hohlzylinder ausgebildet ist und als innerer Hohlzylinder 29 bezeichnet wird. Der an den Stirnseiten im Wesentlichen verschlossene innere Hohlzylinder 29 ist über Führungselemente 30 beabstandet und beweglich zur Wandung des äußeren Hohlzylinders 18 geführt angeordnet. Der innere Hohlzylinder 29 ragt im Bereich einer ersten Stirnseite aus einer ersten Stirnseite des äußeren Hohlzylinders 18 hervor. Die distal zur ersten Stirnseite ausgebildete zweite Stirnseite des äußeren Hohlzylinders 18 ist verschlossen und als bevorzugt flanschförmiges Befestigungselement 28 ausgebildet.
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An der ersten Stirnseite des inneren Hohlzylinders 29 ist der Antrieb 20, insbesondere ein elektrisch angetriebener Motor, der Trenneinrichtung 8 befestigt. Durch die distal zur ersten Stirnseite angeordnete zweite Stirnseite des inneren Hohlzylinders 29 ist eine Verstelleinrichtung 31 zum Bewegen des Antriebs 20 und damit der Trenneinrichtung 8 in horizontaler Bewegungsrichtung 19 hindurchgeführt. Die die Form einer zylindrischen Rundstange mit kreisförmigem Querschnitt mit Außengewinde aufweisende Verstelleinrichtung 31 wird über einen Antrieb 32 in Rotation um die Drehachse versetzt. Der an der zweiten Stirnseite des äußeren Hohlzylinders 18 angeordnete Antrieb 32 ist vorteilhaft ebenfalls als elektrisch angetriebener Motor ausgebildet. Die Verstelleinrichtung 31 ist derart mit dem inneren Hohlzylinder 29 beweglich verbunden, dass die Rotationsbewegung der Verstelleinrichtung 31 einen Vorschub der Trenneinrichtung 8 in horizontaler Bewegungsrichtung 19 bewirkt. Die Umwandlung der Rotationsbewegung der Verstelleinrichtung 31 in die horizontale Bewegungsrichtung 19 des inneren Hohlzylinders 29 ermöglicht dabei eine sehr feine Einstellung des radialen Vorschubs der Trenneinrichtung 8 während des Vorgangs des Trennens der Wandung 2. Die Trenneinrichtung 8 rotiert um die in vertikaler Richtung y ausgerichtete Rotationsachse 33.
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Das Trennmodul 7 ist zudem mit einer Schutzvorrichtung 34 versehen, welche die Trenneinrichtung 8 bei vollständig eingefahrenen Kolben 29 vor Stößen und Kollisionen schützt, welche etwa beim Vorgang des Einführens des Trennmoduls 7 in das Innere des abzutragenden Bauwerks auftreten können.
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Aus den 4a und 4b geht jeweils ein Trennmodul 7 einer Vorrichtung 1, 1a zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte innerhalb eines rückzubauenden, turmartigen Bauwerks mit einem kreisringförmigen Querschnitt mit einem mittleren Durchmesser des Bauwerks, gemäß 4a, und mit einem großen Durchmesser des Bauwerks, gemäß 4b, hervor.
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Bei der Anordnung des Trennmoduls 7 innerhalb eines von der Wandung 2 umschlossenen Volumens mit mittlerem und großem Durchmesser ist die Vorschubeinrichtung 18 am an einer Mantelfläche des Rotorelements 10 ausgebildeten horizontalen Befestigungselement 28-2 gehaltert. Die Vorschubeinrichtung 18 weist dabei ein entsprechend an der zweiten Stirnseite und mit dem flanschförmigen Befestigungselement 28-2 des Rotorelements 10 korrespondierend ausgebildetes Befestigungselement 28 als Verbindungsstelle auf.
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Bei den Anordnungen gemäß den 4a und 4b kann das Trennmodul 7 auch mehrere Trenneinrichtungen 8 mit den jeweils dazugehörigen Vorschubeinrichtungen 18 und Antrieben 20, ähnlich den Darstellungen der 1b und 1c, aufweisen, welche jeweils an der äußeren Mantelfläche des Rotorelements 10 sternförmig von der Mantelfläche abragend befestigt sind. Die Vorschubeinrichtungen 18 sind dabei jeweils an der zweiten Stirnseite mit dem Rotorelement 10 verbunden.
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Bei der Anordnung des Trennmoduls 7 innerhalb eines von der Wandung 2 umschlossenen Volumens mit großem Durchmesser, gemäß 4b, ist zwischen dem Rotorelement 10, insbesondere dem flanschförmigen Befestigungselement 28-2, und der Vorschubeinrichtung 18, insbesondere dem flanschförmigen Befestigungselement 28, ein Verlängerungselement 35 angeordnet. Das Verlängerungselement 35 ist an den Stirnseiten jeweils mit mit den flanschförmigen Befestigungselementen 28, 28-2 korrespondierenden Befestigungselementen ausgebildet. Mit Hilfe der Verlängerungselemente 35 kann das Trennmodul 7 an den jeweiligen Durchmesser der Wandung 2 des abzutragenden Bauwerks angepasst werden. Dabei können auch mehrere Verlängerungselemente 35 hintereinander, das heißt in Reihe zueinander, angeordnet werden.
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5 zeigt einen Bereich einer Vorrichtung 1b zum Rückbauen und Zerkleinern vertikal ausgerichteter Objekte innerhalb eines rückzubauenden, turmartigen Bauwerks mit einem kreisringförmigen Querschnitt mit einem zweiten Klemmmodul 5b.
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Jedes zweite Klemmmodul 5b weist, ebenso wie jedes erste Klemmmodul 5a, gemäß 2, eine greiferförmige Anordnung von Klemmelementen 21b, 22b auf, welche für einen Kraftschluss und/oder einen Formschluss mit der Wandung 2 des Bauwerks ausgebildet sind. Das über das Seilelement 23 mit der Hebevorrichtung, insbesondere dem Kran, verbundene erste Klemmelement 21b stellt eine Verbindung zwischen dem Kran und der Wandung 2 her. Dabei ist das mindestens eine erste Klemmelement 21b jedes Klemmmoduls 5b fest mit dem Seilelement 23 des Krans gekoppelt. Das Seilelement 23 ist über ein zusätzliches, bevorzugt starr ausgebildetes Kopplungselement 37 mit dem ersten Klemmelement 21b verbunden. Das Kopplungselement 37 ist über ein Drehgelenk 38 um eine in horizontaler Richtung z ausgerichtete Achse des Drehgelenks 38 drehbar mit dem ersten Klemmelement 21b gekoppelt.
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Das zweite Klemmmodul 5b ist am Ausleger 4 aktiv radial verschiebbar, um die Vorrichtung 1b auf den entsprechenden Durchmesser der Wandung 2 des rückzubauenden Bauwerks einzustellen. Der Ausleger 4 ist über ein Versteifungselement 36 fest und unlösbar mit dem Schubmodul 3 verbunden. Das zweite Klemmelement 22b ist in horizontaler Bewegungsrichtung 24 in Bezug auf den Ausleger 4 am Ausleger 4 beweglich angeordnet, um die Position des Klemmmoduls 5b von außen nach innen verschiebend an den jeweiligen Durchmesser der Wandung 2 anzupassen. Das zweite Klemmelement 22b ist mit einem Schlitten 39 eines Zahnradantriebes ausgebildet. Am Schlitten 39 ist ein elektrischer Antrieb 40, insbesondere ein elektrischer Motor, angeordnet, welcher ein nicht dargestelltes Zahnrad antreibt. Das Zahnrad ist mit den Zähnen in eine Zahnstange 41 eingreifend angeordnet. Die Zahnstange 41 ist auf einer Oberseite des Auslegers 4 ausgebildet. Mit dem Inbetriebnehmen des elektrischen Antriebs 40 wird das zweite Klemmelement 22b des Klemmmoduls 5b am Ausleger 4 verschoben. Beim Verschieben des zweiten Klemmelements 22b von außen radial nach innen wird die Position des Klemmmoduls 5b an den jeweiligen Durchmesser der Wandung 2 angepasst.
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Das Klemmmodul 5b wird dabei solange verschoben, bis das zweite Klemmelement 22b mit einem Anschlagelement 42 an der Außenseite der Wandung 2 anliegt. Das zweite Klemmelement 22b liegt mit dem Anschlagelement 42 starr an der Wandung 2 an.
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Das erste Klemmelement 21b ist hingegen in einer Bewegungsrichtung 25 um eine Drehachse 26b drehbeweglich mit dem zweiten Klemmelement 22b verbunden. Die gestrichelte Darstellung des ersten Klemmelements 21b zeigt das Klemmmodul 5b in geöffneter Stellung. Das Seilelement 23 der Hebevorrichtung ist nicht gespannt.
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Mit dem Spannen des Seilelements 23 wird das erste Klemmelement 21b in der Bewegungsrichtung 25 um die Drehachse 26b derart gedreht, dass ein Anschlagelement 43 des ersten Klemmelements 21b an der Innenseite der Wandung 2 anliegt. Die Wandung 2 ist dabei zwischen den Anschlagelementen 42, 43 der Klemmelemente 21b, 22b angeordnet. Die Darstellung des ersten Klemmelements 21b mit durchgezogener Linie zeigt das Klemmmodul 5b in geschlossener Stellung. Das Seilelement 23 der Hebevorrichtung ist gespannt.
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Die Klemmelemente 21b, 22b sind derart ausgebildet und angeordnet, dass die Klemmkraft auf die Wandung 2 verstärkt wird, sobald die Zugkraft auf das Seilelement 23 der Hebevorrichtung einwirkt. Ein zusätzliches aktives Aufbringen einer Klemmkraft, insbesondere durch hydraulische oder elektrische Aktuatoren, ist nicht erforderlich. Die Klemmelemente 21b, 22b des Klemmmoduls 5b sind derart dimensioniert, dass die durch das Eigengewicht des abgetrennten Segments der Wandung 2 entstehende Klemmkraft ausreicht, das Segment sicher aufzunehmen und zu transportieren. Die zueinander ausgerichteten Seitenflächen der an den gegenüberliegenden Seiten der Wandung 2 anliegenden Anschlagelemente 42, 43 der Klemmelemente 21b, 22b liegen flächig oder punktuell an der Wandung 2 an.
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Während des Abtrennens des Segments der Wandung 2 beziehungsweise des Durchsägens der Wandung 2 werden die Seilelemente 23, wie beim Verfahren mit dem Klemmmodul 5a aus 2, mit einer Zugkraft beaufschlagt, deren vertikale Komponente gleich oder größer ist als die Gewichtskraft des abzutrennenden Segments der Wandung 2, um zu gewährleisten, dass bei vollständiger Abtrennung des Segments die Masse des Segments nicht auf die empfindlichen Trenneinrichtungen 8, insbesondere die Kreissägeblätter, einwirkt.
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Zum Verhindern eines Gegeneinanderschlagens der Anschlagelemente 42, 43 der Klemmelemente 21b, 22b ist das Klemmmodul 5b im Bereich des Schlittens 39 mit einem Blockierelement 44 ausgebildet. Damit kann das Klemmmodul 5b ohne aufgenommenes Segment einer Wandung 2 ohne ein Aneinanderanliegen der Anschlagelemente 42, 43 von der Hebevorrichtung transportiert werden. Das zweite Klemmelement 22b liegt dabei am Blockierelement 44 an. Die Anschlagelemente 42, 43 sind beabstandet zueinander angeordnet.
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Beim Verfahren zum Rückbauen und Zerkleinern eines turmartigen Bauwerks wird die mechanische Verbindung zwischen der Vorrichtung 1b und dem Bauwerk hergestellt, in dem vorerst alle Klemmmodule 5b jeweils an einem äußeren Ende der Ausleger 4 angeordnet werden. Anschließend wird die Vorrichtung 1b mit den Auslegern 4 mittels einer Hebevorrichtung, insbesondere eines Krans, auf dem in vertikaler Richtung y nach oben ausgerichteten Ende des Bauwerks abgesetzt.
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Durch ein Entspannen des Seilelements 23 werden die Klemmelemente 21b, 22b der Klemmmodule 5b im Bereich der Anschlagelemente 42, 43 geöffnet. Das zweite Klemmelement 21b wird in Bewegungsrichtung 25 um die Drehachse 26b gedreht.
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Daran anschließend werden die Klemmmodule 5b durch Inbetriebnahme der Antriebe 40 über die Schlitten 39 in Verbindung mit den Zahnstangen 41 gleichmäßig radial nach innen gefahren, bis das jeweils mit dem Schlitten 39 fest verbundene starre Anschlagelement 42 an der Außenfläche der Wandung 2 anliegt. Dabei wird die Vorrichtung 1b in Bezug auf die Rotationsachse 6 zentriert.
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Mit dem Spannen der Seilelemente 23 der Hebevorrichtung, das heißt dem Anziehen der Seilelemente 23 in vertikaler Richtung y nach oben, werden die Klemmmodule 5b geschlossen. Die beweglichen ersten Klemmelemente 21b werden jeweils in Bewegungsrichtung 25 derart um die Drehachse 26b bewegt, dass die Anschlagelemente 43 an der Außenfläche der Wandung 2 anliegen und die Wandung 2 zwischen den Anschlagelementen 42, 43 verklemmt ist. Dabei wird jeweils zwischen dem starren Anschlagelement 42 des zweiten Klemmelements 22b und dem Anschlagelement 43 des ersten Klemmelements 21b eine Klemmkraft erzeugt.
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Für einen gleichmäßigen Eintrag der Klemmkraft in die Wandung 2 weisen die Anschlagelemente 42, 43 beweglich angebundene Anschlagteller auf. Für eine weitere Verbesserung der Klemmkraftverteilung können die Anschlagteller zudem mit einer elastischen Oberfläche ausgebildet sein.
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Die Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 weisen bevorzugt eine Länge von bis zu 6 m auf, sodass ein durch die Ausleger 4, 4-1, 4-2, 4-3 ausgebildeter Stern einen Durchmesser von bis zu 12 m aufweist. Damit können Bauwerke, insbesondere Türme, mit Durchmessern zwischen 1,5 m und 10 m rückgebaut werden. Zum Beispiel sind die meisten Spannbetontürme von Windenergieanlagen mit einem Durchmesser im Bereich von 1,5 m bis 10 m ausgebildet.
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Das über die bevorzugt als Flaschenzug ausgebildete vertikale Verstellvorrichtung 9a, 9b in der Länge veränderbare Schubmodul 3 weist eine Länge von bis zu 6 m auf. Damit können Segmente der Wandung 2 mit einer Länge zwischen 1,5 m und 6 m abgetrennt und abtransportiert werden.
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Mit der elektrisch angetriebenen horizontalen Verstelleinrichtung 31 der Vorschubeinrichtung 18 des Trennmoduls 7 kann ein Vorschub von bis zu 1 m erreicht werden, sodass beispielsweise Spannbetontürme von Windenergieanlagen durchtrennt werden können, welche eine konstante Wandstärke von nicht mehr als 0,3 m aufweisen.
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Die Vorschubeinrichtung 18 wird dabei im Bereich von Segmenten der Wandung 2 mit kleinen Durchmessern an der Unterseite des Rotorelements 10 angeflanscht. Dadurch können auch Segmente von Wandungen 2 mit einem Innendurchmesser kleiner als 1,8 m abgetrennt werden. Bei Innendurchmessern der Segmente der Wandung 2 zwischen 2,5 m und 4 m können drei Vorschubeinrichtungen 18 eingesetzt werden, welche jeweils an den ersten Enden an die äußere Mantelfläche des Rotorelements 10 angeflanscht sind. Damit kann das Abtrennen des Segments der Wandung 2, insbesondere das Sägen, mit dreifacher Geschwindigkeit erfolgen.
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Bei Durchmessern der Wandung 2 im Bereich von 4 m bis 10 m wird zwischen dem ersten Ende der Vorschubeinrichtung 18 und dem Rotorelement 10 jeweils mindestens ein zusätzliches Verlängerungselement 35 angeordnet.
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Die Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 können als diamantbeschichtete Kreissägeblätter mit einem Durchmesser von bis zu 1 m ausgebildet sein. Mit den Trenneinrichtungen 8, 8-1, 8-2, 8-3 kann dann eine maximale Schnitttiefe von etwa 0,4 m erreicht werden, sodass auch Spannbetontürme von Windenergieanlagen sicher durchtrennt werden können. Die Kreissägeblätter sind für den Einsatz von Spannbetontürmen, welche bei Windenergieanlagen typisch sind, geeignet.
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Die Vorrichtung 1, 1a, 1b und die damit verbundenen Segmente der Wandung 2 werden bevorzugt mit einem Mobilkran verbunden. Zum Beispiel weist ein 400 t - Mobilkran eine Lastkapazität von etwa 30 t in einer Höhe bis zu 100 m auf. Da die Vorrichtung 1, 1a, 1b eine Masse von etwa 5 t aufweist, können Segmente der Wandung 2 mit einer Masse bis zu 25 t abgetrennt und transportiert werden.
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Das turmartige Bauwerk kann mit vergleichsweise geringer Schnittlänge vollständig rückgebaut werden, wobei für einen etwa 100 m hohen Spannbetonturm einer Windenergieanlage mit einem Durchmesser zwischen 2 m und 7 m lediglich etwa 25 Schnitte erforderlich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1a, 1b
- Vorrichtung
- 2
- Wandung
- 3
- Schubmodul
- 4, 4-1, 4-2, 4-3
- Ausleger
- 5, 5a, 5b
- Klemmmodul
- 6
- Längsachse Schubmodul 3, Rotationsachse
- 7
- Trennmodul
- 8, 8-1, 8-2, 8-3
- Trenneinrichtung
- 9a, 9b
- Verstellvorrichtung vertikal Schubmodul 3
- 10
- Rotorelement
- 11
- Bewegungsrichtung Trennmodul 7 um Rotationsachse 6
- 12
- Schnitt
- 13
- Seilwinde Verstellvorrichtung 9a, 9b
- 14
- Umlenkrolle Verstellvorrichtung 9a, 9b
- 15
- Seil Verstellvorrichtung 9a, 9b
- 16
- Bewegungsrichtung Schubmodul 3 vertikal
- 17
- Führungselement
- 18
- Vorschubeinrichtung, äußerer Hohlzylinder
- 19
- Bewegungsrichtung Vorschubeinrichtung 18 horizontal
- 20
- Antrieb Trenneinrichtung 8
- 21a, 21b
- erstes Klemmelement
- 22a, 22b
- zweites Klemmelement
- 23
- Seilelement Hebevorrichtung
- 24
- Bewegungsrichtung Klemmmodul 5 horizontal
- 25
- Bewegungsrichtung erstes Klemmelement 22
- 26a, 26b
- Drehachse, Drehgelenk erstes Klemmelement 21a, 21b
- 27
- Befestigungselement vertikal
- 28, 28-1, 28-2
- Befestigungselement horizontal
- 29
- Kolben Vorschubeinrichtung 18, innerer Hohlzylinder
- 30
- Führungselement
- 31
- Verstelleinrichtung horizontal Trennmodul 7
- 32
- Antrieb Verstelleinrichtung 31
- 33
- Rotationsachse Trenneinrichtung 8
- 34
- Schutzvorrichtung Trenneinrichtung 8
- 35
- Verlängerungselement
- 36
- Versteifungselement
- 37
- Kopplungselement Hebevorrichtung
- 38
- Drehgelenk Kopplungselement 37
- 39
- Schlitten zweites Klemmelement 22b
- 40
- Antrieb Schlitten 39
- 41
- Zahnstange
- 42
- Anschlagelement zweites Klemmelement 22b
- 43
- Anschlagelement erstes Klemmelement 21b
- 44
- Blockierelement
- x, y, z
- Richtung
