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Die Erfindung betrifft einen Portalkran bzw. Gantry-Kran mit einem portalartigen Stützrahmenwerk, das aus mehreren vertikalen Schenkeln besteht, wobei jeder Schenkel einen Schenkelverlängerungsbereich zum Verändern seiner Vertikallänge aufweist.
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Es werden unterschiedliche Handhabungsvorrichtungen verwendet, wenn Containerschiffe in großen Häfen geladen werden. Wichtige Vorrichtungen dabei sind Containerkrane, die aus einem portalartigen Stützrahmenwerk bestehen, an dem die nötige Kranaufbaute für die Hebeanwendung angebracht ist. Ein besonderer Typ von Containerkranen ist der „Ship-To-Shore“-Kran. Ein Ship-to-Shore-Kran ist ein Typ von großen, Hafen-seitigen Portalkranen, die sich an Containerterminals zum Laden und Entladen von ISO-Containern von Containerschiffen befinden. Krane dieses Typs bestehen aus einem Stützrahmenwerk, das die Länge eines Kais oder eines Lagerplatzes auf Schienen durchlaufen kann. Über dem Rahmenwerk ist ein Ausleger installiert, der bei manchen Ausführungsformen über das Schiff hinaussteht, um es einer Laufkatze zu ermöglichen, Container auf- und abzuladen.
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Containerkrane mit einem ähnlichen portalartigen Rahmenwerk sind schienengelagerte Portalstapelkräne und gummibereifte Portalstapelkräne.
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All diese Krane werden individuell nach Kundenwunsch mit einem Ausladungsspektrum und Spezifikationseinzelheiten gemäß individuellen Kundenanforderungen gefertigt.
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Containerschiffe werden nach wie vor immer größer, da Schifffahrtsunternehmen versuchen, ihren Vorteil aus dem Größeneffekt („economy of scale“) zu ziehen, um große Containervolumina gemeinsam auf einem einzigen Schiff zu versenden. Um den größeren Containerstapelhöhen auf diesen Schiffen gerecht zu werden, versuchen Hafenbetreiber ununterbrochen, die Höhe ihrer vorhandenen „Ship-to-Shore“-Krane zu vergrößern, anstatt neue höhere Krane zu kaufen.
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Die Flexibilität solcher Krane zu verbessern, führte zu der Idee, in der Lage zu sein, das Rahmenwerk unmittelbar am Aufstellungsort dynamisch anzupassen. Insbesondere wurden Lösungen erörtert, um die Höhe des Rahmenwerks zu vergrößern, um die mögliche Hebehöhe des Krans zu vergrößern. Für derartige Zwecke wurde eine externe Hebevorrichtung entwickelt. Für den Fall, dass eine Höhe eines Containerkrans verändert werden musste, musste die externe Vorrichtung in die Umgebung des Krans bewegt werden oder umgekehrt, um das Kranrahmenwerk auf seine neue gewünschte Höhe anzuheben. Diese Arbeiten machten es jedoch meistens erforderlich, dass der Kran von den Portalschienen herunterbewegt werden musste, um es der Spezialausrüstung zu ermöglichen, diese Arbeiten durchzuführen. Außerdem erfordern solche Lösungen eine zusätzliche, nicht unerhebliche finanzielle Investition durch den Betreiber.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Lösung für einen Containerkran anzugeben, der einen Mechanismus zum dynamischen Verstellen der Hebehöhe auf eine Weise aufweist, welche die üblichen Hafenarbeiten weniger stark stört. Solche Lösungen sollten auch die Kosten für den Endnutzer verringern.
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Die Aufgabe wird durch einen Portalkran gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aspekte des Krans sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein Portalkran vorgeschlagen, der einen einzelnen Hubaktuator für jeden Schenkel des portalartigen Stützrahmenwerks aufweist. Der Hubaktuator ist an einem Schenkelverlängerungsbereich jedes einzelnen Schenkels angeordnet. Der Schenkelverlängerungsbereich ist ein Bereich des Schenkels, der eine mechanische Verstellung der Schenkellänge in Vertikalrichtung ermöglicht. Der Schenkelverlängerungsbereich bzw. Schenkelausfahrbereich wird durch zwei Komponenten des Rahmenwerks gebildet, die lösbar miteinander verbunden sind, so dass sie relativ zueinander bewegt werden können, wenn sie angehoben werden. In dem Fall, bei dem die getrennte Komponente durch den Aktuator von der anderen Komponente abgehoben wird, können zwischen beiden Komponenten ein oder mehr Verlängerungselemente eingefügt werden, um die vertikale Schenkellänge zu vergrößern. Hingegen kann durch Entfernen dieser Verlängerungselemente die Gesamtvertikallänge des Schenkels verkleinert werden.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung handelt es sich bei dem Hubaktuator um einen Hydraulikheber. Der Heber verursacht bei Betätigung eine Relativbewegung der getrennte Komponente des Schenkelverlängerungsbereichs, so dass die Schenkelverlängerungsteile eingesetzt oder entfernt werden können.
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Um eine synchrone Bewegung aller Schenkel zu erreichen, sollte die Stromversorgung für alle Hydraulikheber synchron erfolgen. Daher wird ein zentrales Aggregat bereitgestellt, das Hydraulikleistung gleichzeitig an alle Heber zuführt.
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Wie bereits oben beschrieben wird ein Schenkelverlängerungsbereich durch mindestens zwei Komponenten gebildet, die lösbar miteinander verbunden sind. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung sind beide Komponenten Teil eines vertikales Fußes bzw. Schenkels. Alternativ ist eine Komponente Teil des Schenkels und eine andere Komponente ist ein Querträger, der zwei benachbarte Schenkel des portalartigen Rahmenwerks verbindet. Daher kann durch Einsetzen von einem oder mehr Schenkelverlängerungselementen zwischen lösbar verbindbare Teile jedes Schenkels oder des Schenkels und des Querträgers eine Verlängerung der Schenkel erzielt werden.
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Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist an dem Schenkelverlängerungsbereich jedes Schenkels eine zusätzliche Stützstruktur montiert. Mittels dieser zusätzlichen Stützstruktur wird eine geführte Vertikalbewegung der Komponente in Bezug auf eine andere Komponente erzielt. Dies hilft dabei, die strukturelle Integrität der gesamten Kranstruktur während des Anhebeprozesses zu erhalten. Zusammengefasst besteht nicht länger Bedarf daran, den Kran vom Aufstellungsort weg zu bewegen, bevor die Höhenaufstockungsaktivitäten durchgeführt werden.
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In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist eine Führungseinrichtung an dem Schenkel am Schenkelverlängerungsbereich jedes Schenkels oder in der Nähe dieses Bereichs montiert. Die Stützstruktur wird an dieser Führungseinrichtung entlang geführt. Die Führungseinrichtung ist beispielsweise an einer Komponente des Schenkelverlängerungsbereichs angeordnet und die Stützstruktur ist an der anderen Komponente montiert. Ein Beispiel dieser Führungseinrichtung ist ein Führungsstift, der mit seiner Längsachse parallel zur vertikalen Schenkelachse angeordnet ist. In einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist die Stützstruktur wie ein Rahmen ausgebildet und weist eine oder mehr Laschen auf, durch die hindurch der Führungsstift geführt wird, um die Stützstruktur in einer Vertikalrichtung zu führen.
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Es ist denkbar, dass die Stützstruktur an einer Seitenfläche der Schenkel montiert ist, die einem benachbarten Schenkel, der mittels des Querträgers verbunden ist, zugewandt ist. Insbesondere sind die Stützstrukturen der Schenkel, die über den Querträger verbunden sind, einander zugewandt.
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Zusätzlich zur Stützstruktur können an lateralen Seitenflächen jedes Schenkels an dessen Schenkelverlängerungsbereich eine oder mehr Scherbleche angeordnet sein. Die Anordnung der Bleche verringert oder verhindert eine Scherbewegung der getrennten Komponenten des Schenkelverlängerungsbereichs, beispielsweise in Längs- und Querrichtung.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Scherbleche über einen oder mehr Verbindungsstifte lösbar mit den Seitenflächen der Schenkel verbunden sind.
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Optional ist es nützlich, zumindest eine Stützeinrichtung bzw. Abstützeinrichtung an der Unterseite jedes Schenkels oder jedes Querträgers zu installieren. Die Stützelemente stützen das Fahrwerk des Krans während einer Hebebewegung am Boden ab. Mindestens ein Stützelement bzw. Abstützelement kann aus zumindest einem Hebel bestehen, der schwenkbar am Rahmenwerk des Krans angelenkt ist, insbesondere einem Schenkel oder einem Querträger. Ferner kann das Stützelement aus einer Halteplatte bestehen, die an dem freien Ende des Hebels angebracht ist. Die Halteplattenoberfläche kann während des Stützvorgangs mit dem Boden in Kontakt sein.
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Um eine Trennung der Kranschenkel während des Aufbock- bzw. Anhebevorgangs zu verhindern, kann es nützlich sein, wenn zumindest manche der benachbarten Schenkel über Spannketten verbunden sind, insbesondere zumindest während des Hebevorgangs vorüberhegend verbunden sind.
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Gemäß einem weiteren Ansatz der Erfindung kann es anstelle von simplen Hydraulikhebern, die an jedem Schenkel angeordnet sind, auch möglich sein, einen vollständigen Kletterturm für jeden einzelnen Schenkel des Rahmenwerks bereitzustellen. Ein solcher Kletterturm kann die gesamte Ausrüstung aufweisen, die für einen erfolgreichen Anhebevorgang des Schenkels notwendig ist. Ein solcher Turm kann an jedem Schenkel des Rahmenwerks befestigt sein. Der Boden des Kletterturms kann beispielsweise an der Oberseite eines Querträgers angeordnet sein, der zwei benachbarte Schenkel des Rahmenwerks horizontal verbindet. Ferner kann ein oberer Ankerbalken vorgesehen sein, der parallel zu und oberhalb des Querträgers angeordnet ist, d.h. der Ankerbalken verbindet dieselben benachbarten Schenkel wie der Querträger. Die Höhe des Ankerbalkens wird an die Höhe der Klettertürme angepasst, so dass die Türme an der Bodenfläche des Ankerbalkens befestigt werden können. Der Ankerbalken kann mittels Anhebekblöcken der Schenkel mit den Schenkeln verbunden sein.
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In einem bevorzugten Aspekt kann jeder Kletterturm aus einem äußeren Strukturrahmen bestehen, in den mit dem Querträger, insbesondere einer Querträger-Anhebe-Bodenplatte verbundene Kletterleitern integriert sind. Ein innerer Kletterrahmen kann im Inneren des Kletterturms angeordnet und mit dem Boden des Ankerbalken-Anhebeblocks verbunden sein.
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Ferner können vier nicht synchronisierte Hydraulikzylinder, einer in jedem inneren Kletterrahmen, eingebaut sein und verwendet werden, um den inneren Kletterrahmen gegen die Kletterleitern anzuheben, wodurch der Ankerbalken 31 und die Kranstruktur angehoben werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann eine einziehbare Kletterkralle an jedem Hydraulikzylinder angebracht sein, um das Anheben gegen die einzelnen Stufen der Kletterleitern zu erleichtern. Durch wiederholtes Umkreisen der Hydraulikzylinder kann die Gesamtstruktur auf die gewünschte Höhe angehoben werden. Betriebskrallen können verwendet werden, um die Struktur zu stützen, während Hydraulikkolben zwischen den Zyklen eingezogen werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Portalkran als „Shipto-Shore“-Portalkran konfiguriert. Der Ship-to-Shore-Kran weist bevorzugt ein portalartiges Rahmenwerk und Fahrwerk auf, das ein der Lage ist, auf Schienen zu laufen, so dass das Rahmenwerk die Länge eines Kais oder eines Depots auf einer Schiene durchlaufen kann. Über dem Rahmenwerk ist eine Aufbaute installiert, die eine Hebeeinheit und einen Ausleger aufweist, der in manchen Ausführungsformen über ein Schiff hinausragt, um es einer Laufkatze zu erlauben, Container auf- und abzuladen.
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Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf einen schienengelagerten Portalstapelkran oder einen gummibereiften Portalstapelkran anwendbar sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung können unter Bezugnahme auf manche Ausführungsformen der Erfindung wie in den Zeichnungen dargestellt erläutert werden. Die Figuren zeigen in:
- 1: eine erste Ausführungsform des Portalkranhebemechanismus gemäß der Erfindung und
- 2: eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von Klettertürmen.
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1 zeigt das portalartige Rahmenwerk eines Ship-to-Shore-Portalkrans. Das Rahmenwerk 20 umfasst vier vertikale Schenkel 21a, 21b, die an den Ecken des Rahmenwerks 20 angeordnet sind. Die Schenkel haben einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt entlang ihrer Vertikallänge. Ein Paar vorderer Schenkel 21a ist an einem oberen Bereich durch einen Querbalken 22a verbunden, der quer zur Bewegungsrichtung (Y-Richtung) des Krans ausgerichtet ist und dadurch die portalartige Struktur bildet. Ein zweiter Querbalken 22b verbindet dementsprechend die hinteren Schenkel 21b. Ein Paar vorderer und hinterer Schenkeln 21a, 21b jeder Portalseite ist über einen Querträger 23 in einem unteren Bereich nahe des Bodens verbunden. An der Bodenfläche jedes Querträgers 23 ist ein Schienenwagen 24 angeordnet, so dass der Kran auf den Schienen fahren kann.
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Im oberen Bereich des Rahmenwerks 20 (in 1 nicht gezeigt) können eine Kranaufbaute mit einem Ausleger, einem Hebemechanismus und anderen Komponenten installiert sein. Die Gesamthebehöhe des Krans hängt unter anderem von der Vertikallänge der Schenkel 21a, 21b ab. Daher ist ein Hebesystem vorgesehen, das eine flexible Verstellung der Vertikallänge jedes Schenkels 21a, 21b und der resultierenden Hebehöhe des Krans ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es dem Kran, auf den Portalschienen stationiert zu sein, ohne dass der Betrieb des Hafens merklich eingeschränkt wird. Jeder Schenkel 21a, 21b ist lösbar mit seinem Querträger 23 verbunden, so dass jeder Schenkel 21a, 21b vom Querträger 23 abgekoppelt werden kann und in Vertikalrichtung von seinem Montagepunkt am Querträger 23 abgehoben werden kann. Beim Bereich dieser Verbindung handelt es sich um den sogenannten Schenkelverlängerungsbereich. Die Gesamtlänge jedes Schenkels 21a, 21b kann durch Einsetzen von einer der mehr Schenkelbaugruppen 12 erfolgen, die jeweils eine scheibenartige Form haben, und die zwischen dem unteren Ende des Schenkels 21a, 21b und dem Schenkelmontagepunkt des Querträgers 23 aufeinander gestapelt werden können.
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Für das automatische Anheben der Schenkel 21a, 21b von ihrem Montagepunkt am Querträger 23 sind in dem Schenkelverlängerungsbereich Hydraulikheber 9 platziert. Die Heber 9 werden durch Heberpackstützen 10 befestigt, die an einer Querträgerhebestützplatte 11 installiert sind, die an der Oberseite des Querträgers 23 in der Nähe des Montagepunkts für jeden Schenkel 21a, 21b angeordnet sind.
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Die Heber 9 interagieren außerdem mit einem Heberahmen 8, der an einer Seitenfläche des jeweiligen Schenkels 21a, 21b festgelegt ist. Wie in 1 zu sehen ist, weist jeder Schenkel 21a, 21b einen Heberahmen 8 auf, wobei die Heberahmen 8 an der Lateralseitenfläche jedes Schenkels 21a, 21b angeordnet sind, der vertikal von der Oberseite des Querträgers 23 vorsteht.
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Die Heberahmen 8 werden in X-Y-Richtung geführt, um sicherzustellen, dass der Kran vertikal erhöht werden kann, insbesondere vergrößern die Rahmen 8 die Gesamtstabilität der Kranstruktur während des Hebeprozesses. Jeder Heberahmen 8 weist seitliche Laschen 7 auf, durch die ein Führungsstift 5 hindurchgeführt wird. Dieser Stift ist mit dem Querträger 23 oder der Heberpackstütze 10 verbunden und stellt dem Heberahmen 9 eine Vertikalführung bereit. Zusätzlich sind zwei Scherbleche 3, 4 an Lateralseiten der Schenkel 21a, 21b an jedem Schenkelverlängerungsbereich befestigt. Die Scherbleche sind mittels Scherstiftverbindungen 6 befestigt und verringern Scherbewegungen in X und Y-Richtung.
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Ein Hydrauliksynchronisations-Aggregat 15 ist bereitgestellt, das die Hydraulikenergiezufuhr an jeden der vier Hydraulikheber 9 synchronisiert. Dadurch wird eine synchrone Vertikalbewegung der Schenkel 21a, 21b sichergestellt. Sobald über den Anhebeprozess die korrekte Kranhöhe erreicht ist, werden die Schenkelverlängerungen 12 in ihre Position eingeführt.
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Optional kann das Kranrahmenwerk mit einer bestimmten Anzahl an Stützen 2 versehen sein, die dabei helfen, den Kranendwangen während des Hebevorgangs auf den Verfahrschienen zu halten. Die Stützen 2 bestehen aus vier Hebeln, die schwenkbar an der äußeren Lateralseite eines Querträgers 23 angelenkt sind. Eine Halteplatte 1 ist mit dem freien Ende des Hebels verbunden und kann auf den Boden gesetzt werden. Ein Schwenkvorgang des Hebels um seine Schwenkachse wird durch einen Hydraulikzylinder erreicht.
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Außerdem können Spannketten 13, 14 ein Paar von vorderen und hinteren Schenkeln 21a, 21b verbinden, um das Auseinanderdriften bzw. Trennen der Kranschenkel 21a, 21b während des Hebevorgangs zu stoppen, wenn diese von den Querträgern 23 getrennt werden.
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Die Vorteile eines solchen Hebesystems sind wie folgt:
- • Der Kran kann eine auf den Schienen ausgeführte Höhenverstellung erfahren, was die Behinderung laufender Hafenaktivitäten minimiert.
- • Das Verfahren ist weniger kostspielig, da keine externen oder speziellen Träger, Hebetürme oder Hebeausrüstung erforderlich ist.
- • Die Verwendung von Heberahmen 8, Scherblechen 3, 4 und Spannketten 13, 14 garantiert, dass der Hebeprozess stark genug ist, um den Kran anzuheben, während die strukturelle Integrität des gesamten Kranrahmenwerks beibehalten wird.
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2 zeigt eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems. Ein solches System verwendet vier spezielle Klettertürme 30, die alles notwendige Hebezeug aufweisen und die sich an jedem Schenkelverlängerungsbereich 38 befinden. Jeder Kletterturm kann aus einem äußeren Strukturrahmen bestehen, der Kletterleitern beinhaltet, die mit der Querträgerbodenplatte 35 verbunden sind und einem inneren Kletterrahmen, der mit dem Sockel bzw. der Basis jedes Zugträgerstützplatte 32 verbunden ist. Vier nicht synchronisierte Hydraulikzylinder, einer in jedem inneren Kletterrahmen, werden verwendet, um den inneren Kletterrahmen gegen die Kletterleitern anzuheben, wodurch der Ankerbalken 31 und die Kranstruktur angehoben werden. An jedem Hydraulikzylinder sind einziehbare Kletterkrallen angebracht, um das Anheben gegen die einzelnen Stufen der Kletterleitern zu erleichtern. Durch wiederholte Zyklen der Hydraulikzylinder kann die Gesamtstruktur auf die gewünschte Höhe angehoben werden. Betriebskrallen können verwendet werden, um die Struktur zu stützen, während Hydraulikkolben zwischen den Zyklen eingezogen werden.
