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Die Erfindung betrifft einen Kran, insbesondere Mobilkran, mit einem Gitterausleger, einem Derrickausleger und einer vom Derrickausleger zur Auslegerspitze geführten Auslegerabspannung, wobei wenigstens ein Abspannbock vorgesehen ist, der zwischen Derrickausleger und Auslegerspitze am Ausleger befestigt und mit der Auslegerspannung verbunden ist.
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Es ist hinlänglich bekannt, Gitterausleger im Kranbetrieb abzuspannen. Die eingesetzte Abspannung verläuft in der Regel über den Auslegerrücken, wobei die Abspannung an den jeweiligen Endbereichen mit dem Kran bzw. Ausleger verbunden ist. Um beim Aufrichten und während des Kranbetriebs die Durchbiegung von Auslegern zu begrenzen, ist es bereits bekannt, zwischen den Verbindungspunkten der Abspannung eine Zusatzabspanneinrichtung, bspw. in Form einer weiteren Abspannstütze, einzusetzen, über die die Abspannung verläuft. Durch die dadurch bedingte Abwinkelung der Abspannung ergibt sich in der Zusatzabspanneinrichtung eine nach oben gerichtete Zugkraft, sofern die Abspannung belastet wird. Diese Zugkraft zieht den Ausleger nach oben und begrenzt dadurch die gesamte Durchbiegung des Auslegersystems. Üblicherweise wurden die Zusatzabspanneinrichtung als Seilkonstruktion oder leichte Stahlkonstruktionen ausgeführt.
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In 1a ist eine Prinzipskizze eines solchen Auslegersystems dargestellt. Hierbei ist ein Gitterausleger 1 mittels einer Abspannung 2 abgespannt. Eine zusätzliche Abspannstütze 3, die im mittleren Bereich des Auslegers 1 montiert ist, überträgt eine durch die Abspannung 2 aufgebrachte Zugspannung auf den Ausleger 1, sodass dessen Durchbiegung im Bereich der Zusatzabspanneinrichtung 3 begrenzt wird. 1b veranschaulicht die Durchbiegung des Auslegers ohne zusätzliche Abspannstütze, während 1c die durch die Stütze 3 begrenzte Durchbiegung des Auslegers 1 verdeutlicht. Die schraffierten Linien 1b, 1c zeigen die mögliche Durchbiegung des Auslegers 1 während des Aufrichtens bzw. des Betriebs des Krans.
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Inzwischen werden Krane bzw. Kranausleger immer länger dimensioniert, was zu größeren Verformungen des Auslegersystems im Kranbetrieb führt. Ein zunehmendes Problem ist hier die seitliche Verformung des Auslegersystems durch angreifende Querkräfte, z. Bsp. durch Wind, Schrägstellung, Imperfektionen. Ein Beispiel zeigt 2, die eine Rückansicht auf den Kran zeigt. Der Ausleger 1 wird durch die angreifende Querkraft FQ seitlich verformt. Die seitliche Verformung wird durch Anhängen der Last 100 am Lasthaken 101 zusätzlich vergrößert. Eine Rolle spielt hier die Theorie 2. Ordnung, d. h. es wird das Gleichgewicht am verformten System betrachtet. Kräfte, die am unverformten System keinen Einfluss hatten, erhalten nun einen Einfluss. Aufgrund von Schrägstellung α oder einer Querlast 102, wie bspw. Wind, erfährt der Ausleger 1 eine Auslenkung aus seiner idealen Ausrichtung in der Wippebene 103. Die Abspannung 20 leitet eine Haltekraft in den Hauptausleger 1 ein, zudem leitet diese gemäß der Darstellung in 2 eine weitere Querkraft FQ,Absp in den Hauptausleger 1 ein, was die seitliche Verformung des Auslegers 1 zusätzlich verstärkt.
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Weiterhin treten im Kranbetrieb Biegemomente am Auslegersystem auf, insbesondere bei steilgestelltem Ausleger 1 und einer angehängten Last. Gezeigt ist dies beispielsweise in den 3a, 3b, die eine Krankonfiguration mit fester Spitze (3a) und mit wippbarer Spitze (3b) zeigen. Eine vom Derrickausleger 4 verlaufende Abspannung 2 zur Auslegerspitze dient gleichzeitig als Wippantrieb des Auslegers 1. Für beide Krankonfigurationen ist das Verhalten vergleichbar. Während des Kranbetriebs bei steilgestelltem Ausleger 1 treten nach hinten oder oben hohe Biegemomente MB im Bereich der Auslegerspitze bzw. des oberen Teil des Auslegers 1 auf, was durch die schraffierte Fläche angedeutet ist. Konventionelle Zusatzabspannstangen können diesem Biegemoment nicht entgegenwirken, da durch diese lediglich eine Zugkraft in das Auslegersystem 1 einbringbar ist, d. h. theoretisch das Biegemoment weiter vergrößert wird. Aus diesem Grund werden die Zusatzabspannstangen 3 oftmals nur während des Aufrichtens eingesetzt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Abspannung eines Auslegers bereitzustellen, die insbesondere größere Traglasten im Kranbetrieb ermöglicht.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kran gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Krans sind Gegenstand der sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein Kran mit einem Gitterausleger, einem Derrickausleger und einer vom Derrickausleger zur Auslegerspitze geführten Auslegerabspannung ausgestattet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Derrickausleger um einen feststehenden Derrickausleger. Weiterhin ist die Auslegerabspannung mit wenigstens einem Abspannbock verbunden und verläuft vom Derrickausleger über den Abspannbock zur Auslegerspitze. Ein Derrickausleger steht im Kranbetrieb in einer vordefinierten Stellung. Beim Wippen des Hauptauslegers wird die Verseilung der Verstellflasche des Derrickauslegers eingezogen oder ausgelassen. Hierdurch Ändern sich die geometrischen Verhältnisse zwischen Derrickausleger, Auslegerabspannung, dem Abspannbock sowie dem Hauptausleger.
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Der verwendete Abspannbock ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, sodass im Kranbetrieb von der Abspannung eine Druck- und/oder Querkraft auf den Ausleger übertragbar ist. Bisherige Zusatzabspanneinrichtungen dienten lediglich der Übertragung einer Zugspannung, um gezielt eine mittige Durchbiegung des Auslegers nach unten zu verhindern. Der Einsatz einer geeigneten Konstruktion des Auslegerabspannbockes bei einem mittels Derrickausleger abgespannten Gitterausleger bewirkt nun eine Übertragung einer Druck- und/oder Querkraft von der Abspannung über den Abspannbock in den Gitterausleger, vorzugsweise bei steiler Auslegerstellung. Die Druckkraft wirkt dem im Kranbetrieb auftretenden Biegemomente entgegen, wodurch ein Durchbiegen des Auslegers in Richtung des Auslegerrückens reduziert wird. Die aufgebrachte Querkraft verhindert eine seitliche Verformung des Auslegers. Insbesondere soll dadurch die Abspannung über dem Ausleger gehalten werden. Aufgrund des wenigstens einen Abspannbockes wird sichergestellt, dass die Abspannung entlang der Rückseite des Auslegers verläuft und anders als in 2 nur geringfügig seitlich vom Auslegerrücken abweicht. Dadurch können die durch die Abspannung auf das Auslegersystem eingebrachten Querkräfte verringert und die Verformung des Auslegersystems aufgrund von Querkräften reduziert werden.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung des Abspannbocks mit wenigstens zwei miteinander verbundenen Seitenelementen bzw. Seitenscheiben. Weiterhin vorteilhaft ist die Ausgestaltung des Abspannbocks in räumlicher Gitterbauweise, idealerweise mit rechteckigen Querschnitt. Eine stabile Konstruktion des Abspannbocks sorgt für die notwendige Druck- und/oder Quersteife zur Übertragung der Druck- und/oder Querkräfte von der Abspannung in das Auslegersystem. Der Abspannbock kann zudem aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen oder diesen zumindest umfassen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abspannbock um eine senkrecht zur Auslegerlängsachse stehende Schwenkachse schwenkbar am Gitterausleger gelagert ist. Vorteilhaft sind ebenfalls Konstruktionen des Abspannbocks, die eine Klappbarkeit bzw. Spreizbarkeit des verwendeten Abspannbocks erlauben.
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Durch die Klappbarkeit kann dieser für den Krantransport vorzugsweise an das Auslegersystem angeklappt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Abspannbock derart ausgestaltet sein, um eine Spreizung der Abspannung zu erreichen. d. h. es verlaufen mindestens zwei Abspannstränge über den Abspannbock. Der Winkel des entsprechenden Abspannbocks zur Spreizung der Abspannung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung beispielsweise variierbar sein.
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Es besteht ebenso die Möglichkeit, den Abspannbock fest am Gitterausleger zu lagern.
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Selbiges gilt im Übrigen für die Abspannung, die entweder beweglich oder fest am Abspannbock gelagert sein kann. Ebenso besteht die Möglichkeit, eine Abspannung, insbesondere Abspannverseilung über den Abspannbock zu führen.
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Bevorzugt ist die Anordnung des wenigstens einen Abspannbockes im mittleren Auslegerbereich, d. h. mittig zwischen Derrickausleger und Auslegerspitze. Bei der Verwendung von mehreren Abspannböcken können diese verteilt über die Auslegerlängsachse am Auslegersystem gelagert sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kran dient die Abspannung weiterhin bevorzugt als Wippantrieb des Auslegers, d. h. durch Betätigung der Abspannung, beispielsweise mittels einer Abspannwinde, kann das Auslegersystem entsprechend auf- bzw. abgewippt werden. Die Betätigung der Abspannung kann ebenso mittels Verstellflasche erfolgen, die die Abspannung mit dem Derrickausleger verbindet.
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Weiterhin vorstellbar ist eine rechteckige oder V-förmige oder trapezförmige Ausgestaltung des Abspannbockes. Die entsprechende Formgebung des Abspannbockes ist anwendungsabhängig und dient insbesondere zur Spreizung der Abspannung.
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Erfindungsgemäß ist der Abspannbock geeignet, Druck- und/oder Querkräfte auf das Auslegersystem einzubringen. Denkbar ist jedoch ebenfalls, dass die Konstruktion des Abspannbockes ebenfalls zur Aufnahme der auf das Auslegersystem einwirkenden Zugkräfte geeignet ist.
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Bevorzugt ist die Länge des wenigstens einen Abspannbockes verstellbar, wodurch der seitliche Abstand der Abspannverseilung zum Ausleger verstellbar ist. Idealerweise ist die Bocklänge während des Kranbetriebes veränderbar.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
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1a, 1b, 1c: ein Auslegersysteme nach dem Stand der Technik und Prinzipskizzen zur Erläuterung der bisherigen Wirkungsweise,
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2: eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung von Querkräften auf den Ausleger,
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3a, 3b: Prinzipskizzen zur Veranschaulichung von auf ein herkömmliches Auslegersystem wirkendenden Biegemomenten,
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4: eine Darstellung des Auslegersystems des erfindungsgemäßen Krans;
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5: eine Prinzipskizze des Krans zur Darstellung der Wirkweise;
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6: eine alternative Ausgestaltung des Abspannbocks für den erfindungsgemäßen Kran und
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7a, b: Prinzipskizzen zur weiteren Verdeutlichung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Krans.
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Um die seitliche, die Traglast reduzierende Verformung des Auslegersystems sowie den Einfluss von lastbedingten Biegemomenten zu verringern, wurde ein Zusatzabspannbocksystem entwickelt, das anders als bisherige Zusatzabspannungen, auch Druck- und Querkräfte aufnehmen kann. Die bisherigen Zusatzabspanneinrichtungen konnten dies nicht leisten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt 4. Die neuentwickelten Abspannböcke 30 bestehen aus zwei Seitenteilen 30a, 30b, die miteinander verbunden sind. Damit die Abspannböcke für die Aufnahme von Druck- und Seitenkräften geeignet sind, sind diese in räumlicher Gitterbauweise konstruiert. Die Anordnung des einen bzw. der beiden Gitterböcke 30 liegt dabei im mittleren Drittel des Auslegers 10 d. h. die Restlänge des Hauptauslegers 10 nach dem obersten Abspannbock 30 bis zur Auslegerspitze 11 beträgt etwa ein Drittel der gesamten Hauptauslegerlänge. Eine vorzugsweise doppelsträngige Abspannung 20 ist vom Derrickausleger 40 über die Abspannböcke 30 bis hin zur Auslegerspitze 11 geführt und an dieser angeschlagen. Die Abspannung 20 kann aus einzelnen Abspannstangen zusammengesetzt sein. Der Einsatz einer Verseilung ist jedoch ebenfalls möglich. Bei dem betrachteten Kran stellt die Auslegerabspannung 20 gleichzeitig den Wippantrieb dar, der durch eine Verstellflasche 41 am Derrickausleger 4 über die Abspannstangen 20 realisiert ist.
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Der Derrickausleger 40 steht im Kranbetrieb in einer vordefinierten Stellung. Beim Wippen des Hauptauslegers 10 wird die Verseilung der Verstellflasche 41 des Derrickauslegers 40 eingezogen oder ausgelassen. Hierdurch Ändern sich die geometrischen Verhältnisse zwischen Derrickausleger 40, Auslegerabspannung 20, dem Abspannbock 30 sowie dem Hauptausleger 10.
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Die Verbindung der Abspannböcke 30 mit dem Ausleger 10 ist schwenkbar um eine Schwenkachse senkrecht zur Auslegerlängsachse ausgestaltet. Alternativ können die Abspannböcke 30 jedoch auch fest mit dem Auslegersystem 10 verbunden sein.
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Wesentlich für die Ausgestaltung der Abspannung 20 ist, dass der oder die Abspannböcke 30 die Abspannung 20 möglichst über dem Ausleger 10 halten. Dies ist beispielsweise in 5 gezeigt, die eine Rückansicht auf das erfindungsgemäße Kransystem zeigt. Aufgrund des Abspannbockes 30 wird sichergestellt, dass die Abspannung 20 entlang der Rückseite des Auslegers 10 verläuft und anders als in 2 nur geringfügig seitlich vom Auslegerrücken abweicht. Dadurch können die durch die Abspannung auf das Auslegersystem eingebrachten Querkräfte FQ verringert und die Verformung des Auslegersystems aufgrund von Querkräften reduziert werden. Der Abspannbock 30 mit seinen steifen Seitenscheiben 30a, 30b ist aufgrund der Querkräfte nur sehr gering verformt.
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Um die Wirkung des Abspannbockes 30 zusätzlich zu verstärken, kann dieser auch V- bzw. trapezförmig konstruiert sein, wie sich dies beispielsweise der 6 entnehmen lässt. Durch die trapezförmige Konstruktion des Abspannbockes 30' der 6 wird die Spreizung der Auslegerabspannung 20 vergrößert, was deren Wirkung zusätzlich verstärkt.
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Eine weitere gewinnbringende Anwendung des erfindungsgemäßen Abspannbocks 30 besteht darin, dass dieser durch dessen drucksteife Konstruktion ebenfalls das auf das Auslegersystem 10 während der Kranarbeit einwirkende Biegemoment MB reduziert. Diese gilt umso mehr für steile Auslegerstellungen.
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Wie dies der 7 zu entnehmen ist, verläuft hier die Abspannung 20 vom Derrickausleger 40 zur Spitze 11 des Hauptauslegers 10. Der dargestellte Ausleger 10 ist zusätzlich mit einer festen Gitterspitze 13 ausgeführt. Auch hier ist nach etwa zwei Dritteln der Hauptauslegerlänge der erfindungsgemäße Abspannbock 30 angeordnet. Wie dies durch die Pfeilrichtung dargestellt wird, wird durch die Abspannung 20 eine Druckkraft FD in den Ausleger 10 eingebracht, die dem Biegemoment MB im Bereich des Abspannbockes 30 entgegenwirkt und die Auslegerverformung deutlich reduziert. Ein Vergleich der 3a, 7a zeigt den positiven Effekt.
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Selbiges Ergebnis ergibt sich weiterhin bei einem Kran, an dessen Hauptausleger 10 eine wippbare Gitterspitze 12 oder ein gelenkig angeschlossener Zusatzausleger befestigt ist. Auch hier können im Bereich des Abspannbockes 30 auftretende Biegemomente MB durch die Einbringung einer Druckkraft FD über den Abspannbock 30 deutlich kompensiert werden.
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Nachfolgend sollen nochmals die wesentlichen erfindungsgemäßen Merkmale der erfindungsgemäßen Abspannung 20 bzw. des Abspannbocks 30 genannt werden. Der Abspannbock 30 kann neben Druckkräften ebenfalls Zugkräfte als auch seitliche Kräfte aufnehmen. Dies wird beispielsweise durch eine rechteckige oder trapezförmige bzw. V-förmige Konstruktion des Abspannbockes 30 erreicht, der als räumlicher Abspannbock aus einer Gitterstruktur aufgebaut ist. Das Auslegersystem kann mit einem einzelnen Bock 30 bzw. mehreren hintereinander angeordneten Böcken 30 ausgestaltet sein. Weiterhin können die Abspannböcke klappbar ausgestaltet sein, um deren Winkel gegenüber dem Hautausleger 10 zu verändern. Auch kann bei der räumlichen Ausgestaltung des Abspannbockes 30 eine Anpassung der Spreizung möglich sein, um die resultierende Spreizung der Abspannung 20 einstellen zu können.
