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Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement, insbesondere für Solarpanele, sowie einen Solarzaun.
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Die Befestigung von Solarpanelen an Zäunen ist oftmals schwierig. Ein sogenannter Solarzaun ist auf Grund seiner Eigenschaft als Zaun nur eindimensional (in einer Achse) befestigt und ist wegen der vertikalen Montage vor allem hohen Windlasten ausgesetzt, die über das Erdreich kompensiert werden müssen. Auch die Befestigung der Zaunelemente mit Bodenverankerungen ist erheblichen Belastungen ausgesetzt. Um den hohen Belastungen gerecht zu werden, wird die Verankerung im Boden oft mit Betonfundamenten realisiert, welche mit hohen Investitionskosten verbunden sind, Flächen versiegeln und nur aufwändig wieder entfernt werden können.
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Die Verankerung der Pfähle, Pfosten oder Mastrohre solcher Solarzäune im Untergrund kann auch oder zusätzlich über Schraubfundamente oder Erdschrauben erfolgen. Solche sind beispielsweise aus der
DE 20 2019 102 642 U1 oder der
DE 10 2008 026 215 A1 bekannt. Auch diese können sich aber aufgrund der hohen Windlasten lösen, die Befestigung eignet sich insofern nicht für eine dauerhafte Befestigung von Solarpanelen, insbesondere nicht im Zusammenhang mit Solarzäunen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein dauerhaft zuverlässiges Befestigungselement für ein Solarpanel, insbesondere für Solarzäune vorzuschlagen. Das im Untergrund zu befestigende Befestigungselement soll insbesondere auftretenden Windlasten standhalten und sich auch über einen längeren Betriebszeitraum nicht lösen. Die Konstruktion soll dabei möglichst einfach und kostengünstig sein. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, einen Solarzaun zu schaffen, der dauerhaft und zuverlässig im Untergrund befestigt und besonders geeignet ist, Windlasten standzuhalten.
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Die Aufgabe wird durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen Solarzaun mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement besteht also aus den Hauptkomponenten: Lastelement, Erdschraubhülse und Mastrohr. Ein zu befestigendes Element, zum Beispiel ein Solarpanel kann mithilfe von Befestigungsmaterial an dem Mastrohr befestigt werden.
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Die Erfindung eignet sich nicht nur als Befestigungselemente für Solarpanele oder für einen Solarzaun, mithilfe des erfindungsgemäßen Befestigungselements können nahezu sämtliche Objekte sicher im Boden verankert werden. Insbesondere eignet sich die Erfindung für die Befestigung von Großschirmen, Verkehrsschildern, Ampelmasten, Laternen und Beleuchtungsmaste (Flutlichtmasten), Antennen- oder Funkmasten, Ladestationen (E-Mobilität), Werbetafeln, Zäune, Fundamentierung für Container und Fertigbauten (auch Montagebauten wie Gewächshäuser), Schallschutzwände oder Windkraftanlagen. Die beispielhaft genannten Objekte können problemlos am Mastrohr des erfindungsgemäßen Befestigungselements befestigt werden.
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Der Begriff Solarpanel bezieht sich auf Elemente zur energetischen Nutzung von Sonnenenergie, vorzugsweise thermisch oder elektrisch (Photovoltaik).
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Der erfindungsgemäße Solarzaun beinhaltet zumindest zwei entsprechende Befestigungselemente und zumindest ein Solarpanel, welches zwischen diesen Befestigungselementen angeordnet und an den Befestigungselementen befestigt ist. Vorzugsweise ist der Solarzaun durch eine Mehrzahl an Solarpanelen und Befestigungselementen gebildet, die nebeneinander entweder entlang einer Geraden oder auch entlang eines Bogens angeordnet sind. Denkbar ist auch, dass die Solarpanele jeweils unter einem Winkel zueinander, also Zickzack-förmig angeordnet sind.
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Das Lastelement kann aus verschiedenen geeigneten Materialien bestehen, besonders geeignet ist Beton, insbesondere gegossener Fertigbeton, vorzugsweise stahlarmiert. Eine hohe Masse des Lastelements erhöht die Standfestigkeit des Befestigungselementes bzw. des Solarzauns. Beton ist nicht nur wegen der hohen Masse, sondern auch aufgrund der geringen Kosten und verhältnismäßig einfachen Herstellung und Verarbeitung besonders geeignet. Die Stahlalarmierung erhöht die Widerstandskraft des Lastelements zusätzlich. Alternativ zu einer Fertigung aus Beton ist aber beispielsweise auch ein Kunststoff mit hoher Masse geeignet. Um ein schnelles und einfaches ein Formen des Lastelements aus eine Herstellungsform zu ermöglichen, können insbesondere entsprechend große Entformungsschrägen vorgesehen sein. Die Größe bzw. die Höhe (Stärke) und der Durchmesser des Lastelements können den Anforderungen entsprechend angepasst werden und sich dementsprechend je nach Anwendungsfall unterscheiden.
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Das Lastelement wird auf den Untergrund aufgesetzt und verankert, denkbar ist aber auch, dass es in den Untergrund eingelassen verwendet wird. In diesem Fall wird das Lastelement nach der Verankerung mit beispielsweise Erdmaterial überdeckt, was das Befestigungselement zusätzlich stabilisiert. Die Form und der Durchmesser des Lastelements sind an die örtlichen Gegebenheiten angepasst frei wählbar, wobei in der Regel eine kreisförmige Scheibe geeignet ist.
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Der Durchmesser einer solchen Scheibe hängt im Wesentlichen auch von der Höhe des Mastrohrs und der Größe der daran zu befestigenden Solarpanele bzw. der zu erwartenden Windlast ab. Bei der Verwendung von stahlarmiertem Beton ist ein scheibenförmiges Lastelement mit einem Durchmesser von etwa 0,5 m bis 1,5 m, vorzugsweise etwa 1 m in der Regel ausreichend. Die vertikale Höhe des Lastelements ist ebenfalls variabel und an die örtlichen Anforderungen angepasst auswählbar. Bei den genannten Dimensionen des Durchmessers hat sich eine Höhe des Lastenelements von 0,05 m bis 0,3 m, insbesondere etwa 0,15 cm als geeignet erwiesen. Geeignet für ein scheibenförmiges Lastelement aus Beton ist insbesondere ein Durchmesser, dem achtfachen der Höhe entspricht.
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Das Lastelement bzw. die Betonplatte bildet das Fundament. Es hat im Zentrum eine größere Aussparung für das Einlassen der Erdschraubhülse, sowie vorzugsweis eine oder mehrere durchgängige Öffnungen bzw. Aussparungen zur Erdverzahnung und späteren Demontage des Lastelements. Beispielsweise können vier gleichmäßig über die Fläche des Lastelements verteilte bzw. angeordnete Aussparungen vorgesehen sein, durch die zur Erdverzahnung Erdkeile oder Erdspie-ße oder auch weitere Erdschraubhülsen in den Untergrund eingeschlagen oder eingeschraubt werden.
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Die Aussparungen können aber auch lediglich dazu genutzt werden, um das Lastelement mit dem Untergrund zusätzlich zu verzahnen. In diesem Fall nehmen die Aussparungen keine Erdkeil oder Erdspieße auf, sondern es drückt sich Untergrundmaterial von unten in die Aussparungen hinein und bewirkt, dass das Lastelement seitlichem Schub, der im Wesentlichen parallel zum Untergrund wirkt, besser standhalten kann. Weiterhin führt auch das Eigengewicht des Lastelements dazu, dass seitlicher Schub nicht zu einem seitlichen Ausweichen bzw. einer seitlichen Bewegung des Befestigungselements führt.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement macht sich auch zunutze, dass eine relativ hohe Flächenbelastung des Lastrohrs mit den daran befestigten Objekten in das Lastelement und über dessen Auflage in den Boden geleitet wird. Über die Auflagefläche des Lastelements entsteht eine Flächenpassung in einem erheblich größeren Bereich, wodurch auch im Wesentlichen vertikal von oben wirkenden Kräften sicher standgehalten werden kann.
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Weiterhin führt die erfindungsgemäße Konstruktion des Befestigungselemente auch dazu, dass Kipp- oder Biegemomente im Mastrohr, die beispielsweise über Windlast an den befestigten Objekten erzeugt werden, ebenfalls optimal abgeleitet bzw. verteilt werden. Zum Einen hält die in den Boden eingeschraubte oder eingeschlagene Erdschraubhülse den Kipp- oder Biegemomenten Stand, zum Anderen stützt sich auch das Lastelement über die Auflagefläche auf dem Untergrund entsprechend am Untergrund ab, sodass Zug und Druckkräften entgegengewirkt wird.
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Die dem Untergrund zugewandte Seite des Lastelements kann zusätzlich strukturiert ausgebildet sein, um sich zusätzlich mit dem Untergrund zu verzahnen. Denkbar sind beispielsweise vorstehende Spitzen, aber auch Nuten oder Vertiefungen, in die sich Erdreich hineindrücken kann. Es sind nahezu sämtliche Strukturen oder Formen denkbar, die eine bessere Verzahnung mit dem Untergrund ermöglichen.
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Die Erdschraubhülse ist durch ein aufgewickeltes und vorzugsweise verschweißtes, konisch zulaufendes Trapezblech gebildet, auf dem ein Flachstahl in einer Helix befestigt, vorzugsweise verschweißt ist. Die Erdschraubhülse weist an ihrem dem Untergrund abgewandten Ende eine Mastrohraufnahme für das Mastrohr auf. In einer besonders einfachen Ausführungsvariante ist die Aufnahme durch eine endseitige Öffnung eines rohrförmigen Hülsenlängskörpers der Erdschraubhülse gebildet. Das Mastrohr wird bereichsweise in den Hülsenlängskörper bzw. die Erdschraubhülse von oben eingeführt. Das Innere des Hülsenlängskörpers ist entsprechend derart ausgeformt, dass das Mastrohr in einer bestimmten Position in vertikaler Richtung gehalten ist und sich nicht weiter in den Hülsenlängskörper hinein bewegen kann. Dies kann durch eine konisch zulaufende Form des Längskörpers erreicht werden, denkbar ist aber auch eine Querschnittsverengung im Verlauf des Hülsenlängskörpers.
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Die Erdschraubhülse weist im Bereich ihres oberen, dem Untergrund abgewandten Endes Angriffsmittel auf, über die die Erdschraubhülse kontaktiert und gedreht werden kann. Diese können, durch einen abschnittsweise unrunden Querschnitt des Hülsenlängskörpers gebildet sein, alternativ können aber auch Anformungen oder Stege vorgesehen sein, über die ein Drehmoment aufgebracht werden kann. Denkbar sind auch einander diametral gegenüberliegend angeordnete Öffnungen, durch die ein Stab hindurch durchgeführt werden kann. Über den Stab kann dann ein ausreichendes Drehmoment auf die Erdschraubhülse aufgebracht und dieses in den Untergrund eingedreht werden. Im oberen Bereich der Erdschraubhülse können auch Eindrückungen bzw. Vertiefungen vorgesehen sein, die erstens das eingeschobene Mastrohr fassen und führen und zweitens zum Ein- und Ausschrauben der Erdschraubhülse genutzt werden können (analog zu einem Vierkant-Schraubenkopf).
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Erfindungsgemäß kann der Begriff Erdschraubhülse in einer besonders einfachen Ausführungsvariante der Erfindung auch eine Ausführung als Spieß, also ohne ein umlaufendes Gehäuse beinhalten. In Abhängigkeit der zu erwartenden Windlast und der Bodenbeschaffenheit vor Ort kann auf das Gewinde verzichtet werden, in diesem Fall reicht ein Spieß mit glatter Außenoberfläche, der in den Boden eingeschlagen wird und das Befestigungselement hält.
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Das Mastrohr bildet die Verlängerung der Erdschraubhülse und dient als Aufstellung und Halterung für zu befestigende Elemente, vorzugsweise Solarpanele. Das Mastrohr kann im Prinzip jede gewünschte Länge aufweisen und aus vielerlei unterschiedlichen Materialien bestehen. Es bietet sich beispielsweise die Fertigung aus einem Aluminiumrohr oder Edelstahl an, denkbar ist auch ein widerstandsfähiger Kunststoff. Ein Durchmesser von beispielsweise 120 mm ist für die meisten Anwendungen ausreichend. Letztendlich muss das Mastrohr aber auch nicht hohl ausgeführt sein, es kann auch aus Vollmaterial gefertigt sein. Denkbar ist auch die Ausbildung des Mastrohrs durch einen Holzpfahl.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Komponenten derart miteinander verbunden, dass das Solarpanel bewegbar gehalten ist, wodurch es Windlast sozusagen ausweichen kann und das Befestigungselement bzw. der Solarzaun nicht beschädigt wird. Die dafür notwendigen Bewegungsfreiheitsgrade können durch die Erdschraubhülse selbst, die Verbindung der Erdschraubhülse mit dem Mastrohr, durch das Mastrohr selbst und/oder durch die Verbindung des Mastrohrs mit dem Solarpanel gewährleistet werden. Das Solarpanel kann also selbst und damit direkt oder über Bewegung des Mastrohrs, also indirekt, bewegbar sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante werden mehrere erfindungsgemäße Befestigungselemente zu einem Befestigungssystem zusammengefasst. Beispielsweise kann ein zentrales Befestigungselement, welches das Mastrohr aufweist, über ein oder mehrere äußere Befestigungselemente am Untergrund zusätzlich befestigt werden. Die äußeren Befestigungselemente liegen bereichsweise auf einer dem Untergrund abgewandten Fläche des zentralen Befestigungselements auf und werden wie auch das zentrale Befestigungselement über entsprechende Einschraubhülsen, Erdspieße oder Erdkeile im Untergrund befestigt. Das zentrale Befestigungselement ist also bereichsweise zwischen dem Untergrund und den äußeren Befestigungselementen angeordnet. Je nach Größenverhältnissen bieten sich beispielsweise vier äußere Befestigungselemente an, die um das Mastrohr herum angeordnet das zentrale Befestigungselemente zusätzlich sichern. Theoretisch kann aber auch schon ein einziges zusätzliches Äußeres Befestigungselemente ausreichen, um das zentrale Befestigungselemente ausreichend zu befestigen.
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In einer weiteren Ausführungsvariante sind bei dem vorteilhaften Befestigungssystem die äußeren Befestigungselemente nicht bereichsweise auf der dem Untergrund abgewandten Fläche angeordnet, sondern sind benachbart neben dem zentralen Befestigungselement ebenfalls vollflächig auf dem Untergrund aufliegend angeordnet. Das zentrale Befestigungselemente und die äußeren Befestigungselemente berühren sich dabei vorzugsweise mit ihren seitlichen, vertikal ausgerichteten Flächen. In erster Linie verhindern die äußeren Befestigungselemente bei dieser Ausführungsvariante ein seitliches Verschieben des zentralen Befestigungselements. Denkbar sind auch hier die Verwendung nur eines einzigen oder mehrerer benachbarter Befestigungselemente, auch Mischformen der beiden beschriebenen Befestigungssysteme, also mit aufliegenden und benachbarten Befestigungselementen, sind möglich.
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Grundsätzlich können auch die äußeren Befestigungselemente Mastrohre aufweisen, sie würden dann nicht nur das zentrale Befestigungselemente zusätzlich halten, sondern bieten auch die Möglichkeit, weitere Objekte zu befestigen.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Mastrohr gegenüber dem Lastelement und damit gegenüber dem Untergrund verschwenkbar ist. Hierzu ist im Übergangsbereich zwischen dem Mastrohr und der Erdschraubhülse ein entsprechendes Verschwenkelement vorgesehen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist innerhalb der Mastrohraufnahme ein Elastomerelement angeordnet, welches das in die Mastrohraufnahme eingeführte Mastrohr umgibt. Durch Komprimieren des Elastomerelements kann das Mastrohr somit um einen gewissen Betrag gegenüber dem Lastelement und damit gegenüber dem Untergrund verschwenkt werden. Durch Ausbildung und Anordnung des Elastomerelements in der Mastrohraufnahme kann die Verschwenkbarkeit des Mastrohrs in verschiedene Richtungen unterschiedlich beeinflusst werden. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass sich das Mastrohr in bestimmten Richtungen, beispielsweise quer zur Haupterstreckung der Solarpanele, stärker verschwenken lässt, als quer dazu, also in Richtung der am Mastrohr befindlichen Solarpaneele.
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Das Lager, welches die Verschwenkbarkeit ermöglichen soll, kann auch an anderer Stelle oder sogar an mehreren Stellen im Verlauf des Mastrohrs angeordnet sein, es wäre dann aber entsprechend anders auszugestalten. Beispielsweise kann das Mastrohr bereichsweise eine Spiralfeder oder ein Elastomerelement aufweisen, welche die gewünschten Bewegungen zulassen. Ein derart ausgeführtes Lager kann selbstverständlich auch nahe der Erdschraubhülse bzw. des Untergrunds angeordnet sein. Eine Verschwenkbarkeit des Mastrohrs gegenüber dem Lastelement um bis zu 60°, vorzugsweise bis zu 30°, ist besonders vorteilhaft.
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Vorzugsweise ist auch das am Mastrohr befestigte Solarpanel selbst schwenkbar gelagert. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist das Solarpanel über ein Drehlager am Mastrohr gehalten, wobei das Drehlager an einer sich vertikal erstreckenden Vertikalkante des Solarpanels, die im windstillen Zustand parallel zu Mastrohr verläuft, angeordnet ist. Das Drehlager kann in Bezug auf die Erstreckung der Vertikalkante etwa mittig der Vertikalkante angeordnet sein, besonders bevorzugt ist das Drehlager jedoch möglichst weit oben, also möglichst weit vom Lastelement entfernt angeordnet. Das Drehlager bewirkt, dass sich das Solarpanel bei entsprechender Windlast um die durch das Drehlager vorgegebene Drehachse drehen kann.
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Das Drehlager kann derart ausgeführt sein, dass der Drehwinkel durch das Drehlager selbst beschränkt ist. Beispielsweise kann eine in Richtung des Solarpanels offene Drehlagerhülse am Mastrohr vorgesehen sein, in die sich ein vom Solarpanel abstehender Zapfen hinein erstreckt. Innerhalb der Drehlagerhülse ist ein Elastomerlager vorgesehen, in das sich der Zapfen hinein erstreckt. Der Zapfen weist einen unrunden Querschnitt, vorzugsweise einen ovalen Querschnitt auf, der in einer entsprechend korrespondierend ausgeformten Aufnahme im Elastomerlager gehalten ist. Ein Verdrehen des Zapfens komprimiert das Elastomerlager, wodurch der Drehbewegung, beispielsweise bewirkt durch Windlast, ein zunehmender Widerstand entgegengesetzt wird. Anstelle des Elastomerlagers sind auch an dieser Stelle andere Arten von Lagern einsetzbar, die eine Drehbewegung des Solarpanels ermöglichen und ggfs. auch begrenzen. Denkbar ist beispielsweise die Verwendung einer Drehfeder.
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Zusätzlich oder alternativ ist auch die Verwendung eines zusätzlichen Schwenkbegrenzungselements erfindungsgemäß möglich. Beispielsweise kann das Drehlager grundsätzlich eine 360° Drehung ermöglichen, diese wird jedoch durch ein oberhalb oder unterhalb des Drehlagers angeordnetes Schwenkbegrenzungselement begrenzt. Dieses kann beispielsweise durch eine Spiralfeder gebildet sein, die mit einem Ende am Mastrohr und mit dem anderen Ende am Solarpanel, vorzugsweise an der Vertikalkante befestigt ist. Hierdurch wird ein zu weites Verdrehen des Solarpanels verhindert. Für die meisten Anwendungen reicht es aus, wenn sich das Solarpanel um bis zu 60° gegenüber dem Mastrohr verschwenken kann.
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Die Hauptkomponenten können jeweils sowohl einzeln als auch einstückig miteinander verbunden ausgeführt sein. Beispielsweise können die Erdschraubhülse und Mastrohr als getrennte Elemente oder einstückig als ein einziges Element ausgeführt sein.
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Erfindungsgemäß können die Befestigungselemente zur Ausbildung eines Solarzauns verwendet werden. In diesem Fall weisen zwei Befestigungselemente einen Abstand zueinander auf, der an die Breite der zu installierenden Solarpanele angepasst ist. Ein Solarpanel ist also mit seinen beiden Vertikalkanten jeweils an einem Befestigungselement bzw. an einem Mastrohr befestigt, befindet sich also zwischen zwei Mastrohren. Ein Solarzaun ist in der Regel aus mehreren Solarpanelen gebildet, die jeweils an zwei Mastrohren befestigt sind. Dabei kann sich der Solarzaun entlang einer Geraden erstrecken, selbstverständlich können die Solarpanele aber auch winkelig zueinander angeordnet sein, beispielsweise zick-zack-förmig positioniert sein. An einem Mastrohr können auch mehrere Solarpanele befestigt sein.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement kann beispielsweise folgendermaßen montiert und demontiert werden:
- Für die Montage des erfindungsgemäßen Befestigungselements wird das Erdreich mittels Auskofferer (Erdbohrer) zunächst aufgebohrt/ausgehoben. Es entsteht ein ca. 0,2 - 0,3 m tiefes Loch mit einem Durchmesser von ca. 1 m sowie ein ca.1,5 m tiefes Loch mit einem Durchmesser von ca. 0,06 m. In das erste, größere Loch wird als Fundament, das Lastelement, vorzugsweise ausgeführt als Betonplatte, eingelegt/eingedrückt.
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Die Erdschraubhülse wird anschließend durch die zentrale Aussparung hindurch in das zweite, tiefere Loch eingedreht. Dabei verdichtet sich der Erdboden durch die keilförmige Geometrie der Erdschraubhülse und wird auf Zug gebracht. Die Bereiche zwischen dem Flachstahl schneiden sich in die Erde und verfestigen das System. Ein Herausziehen der Erdschraubhülse ist praktisch nicht mehr möglich.
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Die Erdschraubhülse sichert gegen die dynamische Zug-Druck-Windbelastung, weil mit der Hülse und der Betonplatte weitreichend Kräfte (bzw. ein Kräftepaar) eingebracht werden kann, die dem Biegemoment des Pfostens bzw. Mastrohrs (herbeigeführt durch Windkräfte am befestigten Element) widerstehen. Die konisch auslaufende Erdschraubhülse verpresst sich mit der Betonplatte, so dass diese spielfrei die wechselnden Kräfte aufnimmt.
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Die Betonplatte wird anschließend vorzugsweise mit Erde bedeckt, sodass sich die kleineren Aussparungen ebenfalls mit Erde zusetzen. Bei schwierigen Untergründen können in die kleineren Aussparungen zusätzlich Erdkeile/Erdspieße eingeschlagen werden. Nach Einbringung kann das System weiter verfestigt/verdichtet und begrünt werden kann.
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Das Mastrohr wird in die Erdschraubhülse gepresst. Dabei haben die Eindrückungen/Vertiefungen an der Erdschraubhülse eine klemmende Wirkung.
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Anschließend wird das Solarpanel am Mastrohr befestigt.
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Bei der Errichtung eines Solarzauns werden mehrere Befestigungselemente und mehrere Solarpanele installiert.
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Zur Demontage werden zunächst die befestigten Elemente von dem oder den Mastrohren gelöst. Die Erdschraubhülse und die Betonplatte werden freigelegt (von Erde befreit). An den Eindrückungen/Vertiefungen der Erdschraubhülse kann diese gegriffen und herausgedreht werden. Zum Herausheben der Betonplatte werden Haken in die Aussparungen gesteckt und das Lastelement mittels Kran/Bagger herausgezogen. Alternativ kann die Betonplatte Ösen oder Haken aufweisen, über die sie gegriffen oder an dem ein Hebezeug angeschlagen werden kann.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist kostengünstig, da kein Transportbeton benötigt wird (nur ein Lastelement, beispielsweise Betonplatte), schnell zu installieren, sofort belastbar, umweltschonend (da wenig Material eingesetzt wird), leicht demontierbar und ggf. wiederverwendbar. Insbesondere kann es auch nachträglich versetzt werden.
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Durch den geringen Materialeinsatz und die einfache Demontierbarkeit ist die Fläche (Argrar-Land) leicht in den Ursprungszustand rückversetzbar (Bsp.: Ackerland wird zu Bauland).
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Diese sind nur beispielhaft zu verstehen, sie sollen die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränken. Insbesondere sind die Figuren nicht maßstabsgetreu, es handelt sich lediglich um vereinfachte Prinzipdarstellungen. Es zeigen:
- 1 a bis 1 f: verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Befestigungselements,
- 2 a bis 2 e: in einen Untergrund eingesetzte Befestigungselemente,
- 3: eine erfindungsgemäße Erdschraubhülse eines Befestigungselement,
- 4: eine erste Ausführungsvariante einer Mastrohraufnahme mit Elastomerelement,
- 5: eine zweite Ausführungsvariante einer Mastrohraufnahme mit Elastomerelement,
- 6a, 6b: ein Befestigungssystems mit bereichsweise aufliegenden äußeren Befestigungselementen,
- 7a, 7b: ein Befestigungssystems mit benachbarten nicht aufliegenden äußeren Befestigungselementen.
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1 zeigt den erfindungsgemäßen prinzipiellen Aufbau eines Befestigungselements 20, aufweisend ein Lastelement 1, eine Erdschraubhülse 2 und ein Mastrohr 3. Das erfindungsgemäße Befestigungselement 20 eignet sich insbesondere für die Errichtung eines Solarzauns 22, wie er in den 2 und 7 gezeigt ist, es können aber auch beliebig andere Objekte mithilfe des erfindungsgemäßen Befestigungselements 20 am Untergrund befestigt werden. Ein solcher Solarzaun 22 ist aus zumindest zwei Befestigungselementen 20 und einem dazwischen befindlichen Solarpanel 24 gebildet. 7 zeigt beispielhaft nur ein einziges Solarpanel 24 zwischen zwei Befestigungselementen 20.
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Ein Befestigungselement 20 wird über die Erdschraubhülse 2 in einen Untergrund 26 eingebracht und ist aufgrund der Ausbildung der Erdschraubhülse 2 in Zusammenhang mit dem Lastelement 1 fest im Untergrund verankert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind das Mastrohr 3 und die Erdschraubhülse 2 zweistückig ausgeführt und werden bevorzugt erst vor Ort miteinander verbunden. Zu diesem Zweck weist die Erdschraubhülse 2 eine Mastrohraufnahme 28 auf, in die ein freies Ende des Mastrohrs 3 einführbar ist.
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Das Lastelement 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als kreisrunde Scheibe ausgeführt, die vorzugsweise aus stahlarmiertem Beton besteht. Wie insbesondere aus 1d erkennbar ist, weist das Lastelement 1 eine zentrale Aussparung 32 auf, durch die sich im installierten Zustand ein freies Ende der Erdschraubhülse 2 erstreckt. Weiterhin sind vier gleichmäßig verteilte Öffnungen 34 vorgesehen, durch die zur Erdverzahnung Erdkeile oder Erdspieße 52 (vgl. 7) in den Untergrund 26 eingeschlagen werden können. Hinzu kommen Öffnungen bzw. Ausnehmungen 35, die ein Verzahnen mit dem Untergrund bewirken.
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Der Aufbau einer vorteilhaften Erdschraubhülse 2 ist insbesondere in 3 gut erkennbar. Die Erdschraubhülse 2 ist durch ein aufgewickeltes und vorzugsweise verschweißtes, konisch zulaufendes Trapezblech gebildet, welches einen rohrförmigen Hülsenlängskörper 40 ausbildet, auf dem ein Flachstahl 38 in einer Helix befestigt, vorzugsweise verschweißt ist. Die Einschraubhülse 2 weist an ihrem dem Untergrund abgewandten Ende die Mastrohraufnahme 28 für das Mastrohr 3 auf, die durch eine endseitige Öffnung des rohrförmigen Hülsenlängskörpers 40 ausgebildet ist Das Mastrohr 3 wird bereichsweise in die Mastrohraufnahme 28 eingeführt, wobei die Konizität das Einführen des Mastrohrs 3 begrenzt. Weiterhin sind ein Eindrückungen 42 vorgesehen, die den Durchmesser im Innern der Mastrohraufnahme 28 reduzieren und dadurch das Mastrohr 3 zusätzlich fixieren.
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Die Mastrohraufnahme 28 hat vorzugsweise einen nicht gezeigten unrunden Querschnitt zur Aufnahme eines Werkzeugs, mit welchem die Erdschraubhülse 2 in den Untergrund 26 eindrehbar ist. Beispielsweise eignet sich eine quadratische Öffnung nach Art einer Vierkantschlüsselaufnahme. Der unrunde Querschnitt kann dabei vorzugsweise derart ausgeführt und angeordnet sein, dass weiterhin ein Mastrohr 3 mit rundem Querschnitt in der Mastrohraufnahme 28 aufgenommen werden kann. Beispielsweise kann nur ein bestimmter Längenabschnitt, vorzugsweise angrenzend an die Öffnung der Mastrohraufnahme 28, unrund ausgeführt sein, der dann in Richtung des Untergrunds 26 in einen runden Querschnitt übergeht.
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Es hat sich gezeigt, dass bei durchschnittlichen mitteleuropäischen Untergrundarten der Bereich der Erdschraubhülse 2 unterhalb des Lastelements 1 etwa die sechsfache Länge der Höhe D des Lastelements 1 aufweisen sollte, um eine stabile Befestigung im Untergrund 26 zu gewährleisten. Die Mastrohraufnahme 28 kann beispielsweise eine Aufnahmetiefe für das Mastrohr 3 aufweisen, die dem dreifachen der Höhe D des Lastelements 1 entspricht. Der Durchmesser eines kreisförmigen Lastelements 1 sollte etwa dem achtfachen der Höhe D des Lastelements 1 entsprechen.
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Im Übergangsbereich zwischen dem Mastrohr 3 und der Erdschraubhülse 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Verschwenkelement vorgesehen, welches ein Verschwenken des Mastrohrs 2 ermöglicht. In den 4 und 5 sind Ausführungsvarianten gezeigt, bei denen innerhalb der Mastrohraufnahme 28 jeweils ein Elastomerelement 30 angeordnet ist, welches das in die Mastrohraufnahme 28 eingeführte Mastrohr 3 umgibt. Bei der Variante gemäß 4 ist die Verschwenkbarkeit alle Richtung und dabei im Wesentlichen mit bei gleichem Kraftaufwand möglich. Anstelle der in 4 gezeigten Variante eines strukturierten Elastomerelements 30 ist auch die Verwendung eines Elastomerelements 30 aus einem durchgängigen Vollmaterial möglich. Über die Auswahl des Elastomerelementmaterials kann die der Bewegung entgegengesetzte Kraft eingestellt werden.
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5 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Verwenkbarkeit lediglich entlang einer einzigen Bewegungsachse möglich ist. Zu diesem Zweck ist die Mastrohraufnahme 28 nicht kreisrund, sondern oval ausgeführt. Der kleinste Durchmesser entspricht dabei etwa einem Außendurchmesser des Mastrohrs 3. Zwischen einer Innenwand der Mastrohraufnahme 28 und dem Mastrohr 3 sind auf den beiden diametral gegenüberliegenden Seiten mit größerem Durchmesser des Mastrohrs 3 jeweils Elastomerelemente 30 angeordnet. Durch diese Anordnung ist lediglich eine Verschwenkbarkeit in Richtung der beiden Elastomerelement 30 möglich, quer dazu jedoch nicht.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante sind gemäß 6a und 6b mehrere erfindungsgemäße Befestigungselemente 20 zu einem Befestigungssystem 60 zusammengefasst. Beispielsweise kann ein zentrales Befestigungselement 20-1, welches das Mastrohr 3 aufweist, über ein oder mehrere äußere Befestigungselemente 20-2 am Untergrund zusätzlich befestigt werden. Die äußeren Befestigungselemente 20-2 liegen bereichsweise auf einer dem Untergrund abgewandten Fläche 62 des zentralen Befestigungselements 20-1 auf und werden wie auch das zentrale Befestigungselement 20-1 über entsprechende Einschraubhülsen 2, Erdspieße 52 oder Erdkeile im Untergrund befestigt. Das zentrale Befestigungselement 20-1 ist also bereichsweise zwischen dem Untergrund und den äußeren Befestigungselementen 20-2 angeordnet.
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In einer weiteren, in 7a und 7b gezeigten Ausführungsvariante sind die äußeren Befestigungselemente 20-2 nicht bereichsweise auf der dem Untergrund abgewandten Fläche 62 angeordnet, sondern sind benachbart neben dem zentralen Befestigungselement 20-1 ebenfalls vollflächig auf dem Untergrund aufliegend angeordnet. Das zentrale Befestigungselement 20-1 und die äußeren Befestigungselemente 20-2 berühren sich im gezeigten Ausführungsbeispiel mit ihren seitlichen, vertikal ausgerichteten Mantelflächen 64. In erster Linie verhindern die äußeren Befestigungselemente 20-2 bei dieser Ausführungsvariante ein seitliches Verschieben des zentralen Befestigungselements.
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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausflugsbeispiel beschränkt, es sind auch weitere Ausführungsvarianten der einzelnen Elemente des Befestigungselements 20 und/oder des Solarzauns 22 möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202019102642 U1 [0003]
- DE 102008026215 A1 [0003]
