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Die Erfindung betrifft eine klappbare Schwebeballastführung für einen Kran mit Schwebeballast, umfassend zwei verschwenkbar miteinander gekoppelte Gitterstücke und wenigstens einem Verstellzylinder zum Verschwenken der Gitterstücke zueinander. Die Erfindung ist ferner auf einen Kran mit einer entsprechenden Schwebeballastführung gerichtet.
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Bei gattungsgemäßen klappbaren Schwebeballastführungen ist es bekannt, zwei Gitterstücke oder sonstige Teilabschnitte verschwenkbar miteinander so zu koppeln, dass je nach Schwenkwinkel der Gitterstücke ein von der Schwebeballastführung gehaltener Schwebeballast in unterschiedlichen Abständen zum Kran gehalten werden kann und dadurch unterschiedliche Ballastmomente in den Kran eingeleitet werden können.
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Die Einstellung des Schwenkwinkels, den die beiden Gitterstücke zueinander bilden, erfolgt über einen Hydraulikzylinder, der zylinderseitig mit dem einen Gitterstück verbunden ist und dessen Kolbenstange am anderen Gitterstück angelenkt ist. Die Änderung des Ballastradius mittels des Verstellzylinders soll während des Kranbetriebs, d.h. bei ballastierter Schwebeballastführung möglich sein.
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Dies erfordert jedoch Verstellzylinder, die große Zylinderkräfte aufbringen können. Zudem werden konstruktionsbedingt sehr große Zylinderlängen benötigt. Dies macht jedoch eine gesonderte Absicherung der Zylinder gegen ein Ausknicken während des Betriebs erforderlich, was mit erheblichem konstruktivem Mehraufwand verbunden sein kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine verbesserte Schwebeballastführung bereitzustellen, mittels der ein solcher Aufwand zur Absicherung der verbauten Verstellzylinder eingespart oder zumindest reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine klappbare Schwebeballastführung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei einer gattungsgemäßen Schwebeballastführung den wenigstens einen Verstellzylinder nicht mehr unmittelbar mit beiden Gitterstücken zu verbinden, sondern stattdessen eine Hebelanordnung vorzusehen, die den Verstellzylinder mittelbar mit zumindest einem der Gitterstücke verbindet. Durch den Einsatz einer geeigneten Hebelanordnung wird eine Verstellkinematik verwirklicht, die eine Reduzierung der notwendigen Zylinderlänge gestattet. In vorteilhafter Weise lässt sich die benötigte Zylinderlänge auf dreiviertel der ursprünglichen Zylinderlänge reduzieren. Im Optimalfall kann die Zylinderlänge sogar auf zweidrittel der vormals notwendigen Zylinderlänge verkleinert werden.
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Die Reduzierung des Längenmaßes des eingesetzten Verstellzylinders hat zudem den Vorteil, dass sich die Gefahr der Überbelastung (Knickproblematik) des Verstellzylinders reduziert. Im Idealfall kann auf etwaige Vorkehrungen für den Knickschutz verzichtet oder zumindest der hierfür erforderliche Aufwand deutlich reduziert werden.
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Bei dem Verstellzylinder handelt es vorzugsweise um einen Hydraulikzylinder. Bevorzugt ist das Zylindergehäuse an einem der Gitterstücke angelenkt, das Ende der Kolbenstange steht über die Hebelanordnung mit dem verbleibenden Gitterstück in Verbindung. Theoretisch könnte der Zylinder alternativ auch über die Kolbenstange unmittelbar am Gitterstück angeordnet sein und das Zylindergehäuse mit der Hebelanordnung verbunden sein.
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Das Ausfahren der Kolbenstange führt zu einer Vergrößerung des Schwenkwinkels, den beide Gitterstücke zueinander formen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst die Hebelanordnung wenigstens zwei Hebel. Ein Hebel ist mit zwei, der andere wahlweise mit zwei oder drei Lasteinleitungspunkten versehen. Beide Hebel sind mit je einem ihrer Lasteinleitungspunkte an verschiedenen Gitterstücken angelenkt und mit je einem ihrer Lasteinleitungspunkte gelenkig miteinander verbunden. Wenn beide Hebel mit zwei Lasteingriffspunkten ausgeführt sind, greift der Verstellzylinder am Verbindungspunkt der beiden Hebel an. Wenn nun einer der beiden Hebel mit zwei, der andere mit drei Lastangriffspunkten ausgeführt ist, greift der Verstellzylinder an diesem dritten Punkt an, der mit keiner anderen Lasteinleitungsstelle verbunden ist.
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S kann einer der Hebel am Ende der Kolbenstange angelenkt sein, der zweite Hebel kann entweder ebenfalls am Ende der Kolbenstange oder an einem Lastangriffspunkt des ersten Hebels angelenkt sein. Beide Hebel sind mit ihrem zweiten Ende an verschiedenen Gitterstücken angelenkt.
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Denkbar ist es nach einem anderen Beispiel, dass das Ende der Kolbenstange mit einem ersten Hebel verbunden ist, der drei Lastangriffspunkte umfasst. Der erste Lastangriffspunkt dient zur Anlenkung des Zylinders, ein zweiter Lastangriffspunkt zur Anlenkung des zweiten Hebels und ein dritter Lastangriffspunkt zur Anlenkung des ersten Hebels an der Struktur des Gitterstückes. Der erste Hebel kann entweder mit demselben Gitterstück wie der Zylinder verbunden sein oder alternativ mit dem zweiten Gitterstück.
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Vorzugsweise bildet ein solcher Hebel mit drei Lastangriffspunkten eine Dreieckform aus, wobei einzelne Lastangriffspunkte in den Ecken des Dreiecks liegen.
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Möglich ist eine Anordnung und Konstruktion der Verstellkinematik derart, dass es zu einer Beanspruchung des Verstellzylinders auf Druck kommt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn sich Verstellzylinder und Hebelanordnung innerhalb des zwischen den Gitterstücken gebildeten Winkelraums zwischen den Gitterstücken erstrecken.
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Alternativ dazu ist aber auch eine Möglichkeit vorstellbar, bei der die Verstellkinematik eine Zugbelastung des Verstellzylinders vorsieht. Dies ist bei einer ausserhalb des Winkelraums liegenden Anordnung des Verstellzylinders und der Hebelanordnung der Fall.
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Da es bei der erfindungsgemäßen Konstruktion zu hohen Kräften auf die Hebel kommen kann, sind gegebenenfalls an den Anlenkpunkten der Gitterstücke lokale Verstärkungen vorzusehen.
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Gemäß vorteilhafter Ausführung kann vorgesehen sein, dass in einer eingeschwenkten Stellung der Gitterstücke eines der Gitterstücke wenigstens teilweise innerhalb des anderen Gitterstückes liegt. Auch der Verstellzylinder und/oder die Hebelanordnung können zumindest teilweise in den Hohlraum eines Gitterstückes einschwenken.
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Der Begriff der eingeschwenkten Stellung bezeichnet hierbei eine Stellung, in welcher die Gitterstücke maximal zueinander eingeschwenkt sind, das heißt einen minimalen Winkel zueinander aufspannen. Der Begriff der eingeschwenkten Stellung kann ferner dazu benachbarte Stellungen der Gitterstücke umfassen, in welchem diese nahezu vollständig eingeschwenkt sind bzw. weniger ineinander angeordnet sind als in der vollständig eingeschwenkten Stellung. Entsprechend ist dabei der von den Gitterstücken aufgespannte Winkel größer als in der vollständig eingeschwenkten Stellung.
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Die Gitterstücke können so ausgebildet sein, dass sie in der eingeschwenkten Stellung ineinander angeordnet sind, während dies in einer ausgeschwenkten Stellung der Gitterstücke nicht der Fall ist. Hierzu kann an einem der Gitterstücke eine Ausnehmung vorgesehen sein, in welches das andere Gitterstück in der eingeschwenkten Stellung anordenbar ist.
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Durch die entsprechende Ausbildung der Gitterstücke kann in der vollständig eingeschwenkten Stellung bzw. in dazu benachbarten Stellungen der Gitterstücke der Ballastradius kleiner als gemäß dem Stand der Technik eingestellt werden. Hierdurch wird insgesamt der Verstellbereich der Schwebeballastführung vergrößert und es kann mit wenig Ballastmasse ein sehr großes Ballastmoment so wie ein entsprechend sehr kleines Ballastmoment, je nach Schwenkstellung der Gitterstücke erreicht werden.
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Demnach ist es vorteilhafterweise auch weniger häufig erforderlich, Ballastplatten von einer Ballastträgerplatte zu entfernen. Mittels der erfindungsgemäßen Schwebeballastführung ist es ferner möglich, bei kleinen vom Kran gehobenen Lasten das Ballastmoment entsprechend sehr stark zu verkleinern ohne hierzu das Ballastgewicht umballastieren zu müssen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist denkbar, dass wenigstens eines der Gitterstücke einen C-förmigen Querschnitt aufweist, wobei das andere der Gitterstücke in der eingeschwenkten Stellung der Gitterstücke wenigstens teilweise zwischen den Schenkeln des C-förmigen Querschnitts angeordnet ist. Da gattungsgemäße Schwebeballastführungen üblicherweise eine längliche Bauform aufweisen, ist unter dem Querschnitt ein zur Längsrichtung des jeweiligen Gitterstücks senkrecht verlaufender Querschnitt gemeint.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass wenigstens eines der Gitterstücke mit offenem Profil ausgeführt ist. Der Begriff des offenen Profils bedeutet vorliegend, dass das jeweilige Gitterstück eine wenigstens teilweise in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung aufweist, in welche das jeweils andere Gitterstück in der eingeschwenkten Stellung wenigstens teilweise anordenbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist ferner denkbar, dass wenigstens ein fliegend gelagerter Bolzen zum Koppeln der Schwebeballastführung mit einer Derrick-Abspannung des Krans vorgesehen ist.
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Der fliegend gelagerte Bolzen kann sich frei um die mit ihm gekoppelten Komponenten drehen und es kann so das Auftreten von Zwangskräften zwischen den Komponenten vermieden werden. Der Bolzen kann dabei als Teil der Schwebeballastführung aufgefasst werden. Es können auch genau zwei entsprechend Bolzen vorgesehen sein, die links und rechts von der Längsachse der Schwebeballastführung insbesondere symmetrisch zueinander angeordnet sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist denkbar, dass der wenigstens eine Bolzen weiter weg von der Längsachse der Schwebeballastführung angeordnet ist als die seitlich äußersten Bereiche der Gitterstücke. Auf diese Art kann der Bolzen insbesondere in einer eingeschwenkten Stellung der Schwebeballastführung der seitlich äußerste Bereich der Schwebeballastführung sein. Hierdurch kann vermieden werden, dass die Derrick-Abspannung, welche über den Bolzen mit der Schwebeballastführung gekoppelt ist beim Verschwenken der Schwebeballastführung mit Teilen davon kollidiert.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der wenigstens eine Bolzen an einem verbreiterten Abschnitt eines der Gitterstücke angeordnet ist, der breiter als andere Abschnitte desselben Gitterstücks ist. Das entsprechende Gitterstück kann demnach einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen, wobei der Bolzen an einer breiteren oder der breitesten Stelle des jeweiligen Gitterstücks anordenbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist denkbar, dass die Gitterstücke zu Transportzwecken teilbar ausgeführt sind. Demnach können die Gitterstücke der Schwebeballastführung voneinander getrennt werden, wodurch deren Transport einfacher gestaltet werden kann. Denkbar ist es auch, die Gitterstücke selbst zerlegbar auszuführen und so die zerlegten Gitterstücke noch einfacher transportierbar zu machen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass eine durchgängige Achse zum miteinander Koppeln der Gitterstücke vorgesehen ist. Die Achse kann dabei wenigstens zwei voneinander beabstandete Bereiche der Gitterstücke miteinander koppeln. Die Achse kann durchgängig von einer linken zu einer rechten Seite der Gitterstücke geführt sein. Alternativ können zwei fliegende Bolzen zum miteinander Koppeln der Gitterstücke vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist ferner auf einen Kran, insbesondere Derrickkran, mit wenigstens einer klappbaren Schwebeballastführung gemäß der vorliegenden Erfindung gerichtet.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand der in den Figuren beispielhaft gezeigten Ausführung erläutert. Dabei zeigen:
- 1a-1c: Seitenansichten des erfindungsgemäßen Derrickkrans mit Schwebeballastführung mit unterschiedlichen Ballastradien;
- 2: eine schematische Skizze der erfindungsgemäßen Schwebeballastführung gemäß einer zweiten alternativen Ausführung;
- 3: eine schematische Skizze der erfindungsgemäßen Schwebeballastführung gemäß einer dritten alternativen Ausführung und
- 4: eine schematische Skizze der erfindungsgemäßen Schwebeballastführung gemäß einer vierten alternativen Ausführung.
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Die 1a bis 1c zeigen einen Derrickkran mit Gitterhauptausleger 1, einem Derrickausleger 2 sowie der erfindungsgemäßen klappbare Schwebeballastführung 10 zur Aufnahme des Schwebeballastes 20. Die Schwebeballastführung 10 umfasst wenigstens zwei verschwenkbar miteinander gekoppelte Gitterstücke 11, 12, wobei das Gitterstück 11 endseitig im Anlenkpunkt 17 schwenkbar an der Drehbühne des Krans montiert und anderen Endes über die Schwenkachse 16 mit dem zweiten Gitterstück 12 verbunden ist.
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Der Schwebeballast 20 kann eine Schwebeballastpalette 21 umfassen, auf welcher entsprechende Schwebeballastgewichte angeordnet werden können. Die Schwebeballastpalette 21 kann eine Variopalette umfassen.
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Der Ballastradius der Anordnung 10 lässt sich durch Verschwenken der Gitterteile 11, 12 um das Schwenkgelenk 16 einstellen. Es wird so eine flexible Ballastnutzung ohne Umballastieren ermöglicht. Die Schwebeballastführung 10 ist auch unter maximaler Belastung, das heißt unter maximal auf der Schwebepalette 21 aufliegendem Ballast verstellbar. Der Ballastradius der Schwebeballastführung 10 ist stufenlos wählbar. Es ist denkbar, Sensoren zur Positionsermittlung des Ballasts 20 über Winkelgeber beispielsweise in den beiden Gitterstücken 11, 12 vorzusehen.
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Der Ballastradius kann mit gleichbleibender Geschwindigkeit stufenlos verstellbar sein, wobei die Verstellung unabhängig von der geometrischen Veränderung erfolgen kann. Dies kann seitens einer Steuerung des Krans sichergestellt werden. Zum Verstellen der Gitterstücke 11, 12 ist wenigstens ein Verstellzylinder 30 vorgesehen, dessen Zylindergehäuse 31 am drehbühnennahen Ende des Gitterstückes 11 angelenkt ist. Das Auge der Kolbenstange 32 ist mit den Enden der beiden Hebelstangen 33, 34 verbolzt. Die erste Hebelstange 33 ist wiederrum am ersten Gitterstück 11 angelenkt, während die zweite Hebelstange 34 endseitig mit dem zweiten Gitterstück 34 verbunden ist. Beide Hebel 33, 34 sind insbesondere an ihren jeweiligen Gitterstücken 11, 12 nahe des Gelenks 16 montiert.
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Die Derrickabspannung 3 greift an einem der Gitterteile 11, 12 an, in der Regel endseitig am Gitterteil 12 im Bereich des Ballastes 20, was bspw. in 1b erkennbar ist.
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1a zeigt die Schwebeballastführung 10 mit kleinem Ballastradius. In 1b wurde der Ballastradius durch Vergrößerung des Schwenkwinkels zwischen den Gitterteilen 11, 12 vergrößert. Bei vollständig ausgefahrener Kolbenstange 32 zeigen die Gitterteile 11, 12 des größtmöglichen Schwenkwinkel und sind nahezu vollständig gestreckt.
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Eine leicht modifizierte Ausführung ist schematisch in 2 gezeigt. Prinzipiell ist der Aufbau der dort skizzierten Schwebeballastführung 10 identisch zur Ausführung der 1a bis 1c. Der einzige Unterschied liegt in der Umsetzung der Hebelanordnung für die Verstellkinematik. Anders als in den 1a bis 1c kommt hier ein erster Hebel 33' zum Einsatz, der drei Lastaufnahmepunkte a, b, c vorsieht. Der Hebel ist durch eine Dreieckform gekennzeichnet, wobei die Ecken die jeweiligen Lastaufnahmepunkte a, b, c darstellen. Der Hebel 33' ist im Lastaufnahmepunkt c mit der Kolbenstange 32 verbunden, über den Lastaufnahmepunkt b mit der Hebelstange 34 und mittels des Lastaufnahmepunktes a am ersten Gitterstück 11 angelenkt.
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In der Ausführungsvariante der 3 ist anders als in 2 der zweite Hebel 34 als Hebel 34` mit drei Lastaufnahmepunkten a, b, c ausgeführt und der erste Hebel ist eine Hebelstange 33. Im Lastaufnahmepunkt c erfolgt die Kopplung mit der Kolbenstange 32, im Lastaufnahmepunkt b die Anbindung an die erste Hebelstange 33 und im Lastaufnahmepunkt a die Befestigung am Gitterstück 12.
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Bei beiden Varianten der 2, 3 als auch im Ausführungsbeispiel der 1a-1c wird der Zylinder 30 auf Druck belastet, da sich der Verstellzylinder 30 als auch die Hebelanordnung innerhalb des gebildeten Winkelraums zwischen den Gitterteilen 11, 12 erstrecken.
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Anders ist dies in der Variante der 4. Hier werden der Verstellzylinder 30 sowie die Hebelanordnung 33", 34" ausserhalb des Winkelraumes, d.h. an der Oberseite der Gitterstücke 11, 12 im Gelenkbereich montiert. Auch hier kommt ein erster Hebel 33" mit drei Lastaufnahmepunkten zum Einsatz, der mit der Kolbenstange 32, dem ersten Gitterstück 11 sowie dem zweiten Hebel 34" verbunden ist, der selbst mit dem zweiten Gitterstück 12 gekoppelt ist. Bei einer solchen Anordnung wird der Verstellzylinder 30 auf Zug belastet.
