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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mobilkran gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Kransystem gemäß Anspruch 8, einen Teleskopausleger für einen Mobilkran eines solchen Kransystems gemäß Anspruch 11 sowie ein Verfahren zum Errichten eines Bauwerks mittels eines derartigen Kransystems gemäß Anspruch 12.
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Der Auf- und Abbau von großen Windkraftanlagen erfolgt mittels spezieller Krane und stellt hohe Anforderungen an diese Krane, da sehr große Nabenhöhen von bis zu 160 m (Tendenz steigend) und gleichzeitig große Traglasten bewältigt werden müssen. Zudem muss berücksichtigt werden, dass bei großen Nabenhöhen auch mit stärkerem und homogenerem Wind zu rechnen ist.
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Aus Kostengründen werden Windkraftanlagen für die Montage üblicherweise in möglichst wenige Baugruppen unterteilt und auf dem Boden vormontiert. Diese Strategie hat jedoch zur Folge, dass immer größere und schwerere Baugruppen durch den Kran gehoben werden müssen. Für den Bau der Windkraftanlagen wird daher ein Kran mit ausreichender Hakenhöhe und Traglast benötigt. Große Krane können diese Aufgaben meistern, jedoch ist ein enormer Aufwand nötig, um diese Großgeräte sowie den dafür notwendigen Ballast zum Einsatzort zu transportieren und aufzubauen.
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Für den Auf- und Abbau werden bislang neben Mobilkranen mit Rad- oder Raupenfahrwerk auch Turmdrehkrane mit Klettereinrichtung oder selbstkletternde Hubsysteme eingesetzt.
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Mobile Großkrane mit Teleskopausleger sind für einen schnellen Einsatz optimiert. Die Anzahl der benötigten Tieflader für den Transport der Komponenten und des Ballasts ist gering und die benötigte Aufbaufläche relativ klein. Aus fertigungs- und funktionstechnischen Gründen muss bei diesen Geräten jedoch ein Kompromiss bei der Tragfähigkeit eingegangen werden, weshalb sie für große und schwere Einsätze nicht immer ausreichend stark sind. Für diese Einsätze werden momentan hauptsächlich Raupenkrane eingesetzt, welche auf Tragfähigkeit optimiert sind. Für diese großen Raupenkrane ist jedoch eine große Anzahl an Tiefladern nötig (ca. 50 Stück), um alle Komponenten und Gegengewichte zum Einsatzort transportieren zu können. Vor Ort wird für den Aufbau des Krans mit seinem Gittermastausleger ein zusätzlicher Hilfskran sowie eine große Fläche benötigt. Der Kranaufbau selbst nimmt viel Platz und Zeit in Anspruch und ist somit teuer.
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Ein Turmdrehkran ist eine Gittermastkonstruktion, bei dem ein Ausleger auf einem senkrechten, mitwachsenden Turm montiert ist und im Gegensatz zu Mobilkranen nicht mittels eines Fahrwerks fortbewegt werden kann. Bei großen Höhen wird der Turm der Windkraftanlage als Stützstruktur eingesetzt. Diese Art von Kran eignet sich besonders für Windkraftanlagen, die nicht zu einem großen Park gehören, sondern einzeln an schwer zugänglichen Standorten aufgestellt werden sollen. Der Vorteil eines Turmdrehkrans für diese Situation ist seine geringere Standfläche im Vergleich zu anderen Kransystemen sowie der einfache Transport. Auf einen aufwändigen Spezialtransport kann in der Regel verzichtet werden, da der Kran vollständig auseinandergenommen und in Einzelteilen angeliefert werden kann.
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Selbstkletternde Hubsysteme werden mittels Klemmen direkt am Turm der Windkraftanlage befestigt. Dabei wird ebenfalls der Turm als Stützstruktur verwendet, an dem der Kran bis zur Hebestelle emporklettert. Bei bisher bekannten Systemen werden mehrere Tieflader benötigt, um den Kran von Baustelle zu Baustelle transportieren zu können. Zusätzlich ist ein Hilfskran notwendig, mit dem die untersten Segmente der Windkraftanlage montiert werden müssen, bzw. der Kran oder Kranteile montiert werden. Die Montage des Krans am Turm erfolgt meist mittels Aufrichtvorrichtungen per Seilzug oder am Tieflader angebrachten Hydraulikzylindern.
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Aus der
DE 10 2014 105 356 A1 und der
EP 3 568 372 B1 ist jeweils eine Krananlage bekannt, die mittels eines Transportfahrzeugs an den Turm gebracht und anschließend am Turm befestigt werden kann. Die Krananlage selbst kann am Windkraftturm entlang verfahren werden. Aus der
EP 2 908 000 A2 , der
WO 2013/ 012 761 A2 und der
JP 2012-92 534 A sind Krane bekannt, die ebenfalls mit einem Transportfahrzeug an den Turm einer Windkraftanlage gebracht und dort senkrecht aufgestellt werden können. Diese Krananlagen selbst sind teleskopierbar ausgeführt und können so mit der Höhe des Windkraftturms mitwachsen.
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Schließlich ist aus der
WO 2022/ 248 536 A1 eine Krananlage bekannt, die entlang des Turms der Windkraftanlage klettern kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Auf- und Abbau hoher Bauwerke wie Windkraftanlagen zu vereinfachen. Dabei soll insbesondere ein Kran zum Einsatz kommen, welcher schnell, flexibel und einfach zum Einsatzort gebracht werden kann und eine geringe Zahl separat zu transportierender Einzelteile umfasst.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Mobilkran mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Kransystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Demnach wird einerseits ein Mobilkran vorgeschlagen, welcher einen fahrbaren Unterwagen, einen drehbar auf dem Unterwagen gelagerten Oberwagen und einen schwenkbar an den Oberwagen angelenkten Teleskopausleger umfasst. Der Unterwagen kann ein Raupenfahrwerk aufweisen, wobei ein Radfahrwerk bevorzugt ist, da der Mobilkran dadurch schneller und flexibler bewegt werden kann. Der Teleskopausleger umfasst einen schwenkbar an den Oberwagen angelenkten Anlenkschuss sowie mindestens einen verschiebbar bzw. ein- und austeleskopierbar im Anlenkschuss gelagerten Teleskopschuss.
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Der Teleskopausleger umfasst ferner einen an einem Teleskopschuss, insbesondere an einem innersten Teleskopschuss, angeordneten Verbindungsbereich zur Montage einer Auslegerverlängerung. Dabei kann es sich beispielsweise um eine schwenkbare Wippspitze handeln. Der Teleskopausleger ist ausgelegt, in einem Mobilkranbetrieb, in welchem er mit dem Oberwagen verbunden ist, in bei Mobilkranen bekannter und üblicher Weise Lasten zu heben und zu bewegen. Im Mobilkranbetrieb wird der Mobilkran und dessen Teleskopausleger also als mobile Einheit benutzt, wie dies von gattungsgemäßen Mobilkranen bekannt ist.
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Erfindungsgemäß ist der Teleskopausleger nun aber nicht wie üblich permanent mit dem Oberwagen verbunden, sondern vom Oberwagen abbaubar. Hierbei ist klarzustellen, dass der Teleskopausleger nicht nur zum Zwecke des Transports vom Oberwagen demontierbar ist, sondern gezielt vom Oberwagen gelöst werden kann, um in einem Steigkranbetrieb in einem vom Oberwagen getrennten und mit dem Bauwerk verbundenen Zustand eigenständig Lasten zu heben und zu bewegen. Der Teleskopausleger operiert im Steigkranbetrieb somit als eigenständiger Kran, welcher unabhängig vom Rest des Mobilkrans Hebeaufgaben übernimmt. Hierzu ist der Teleskopausleger mit einem Verbindungssystem an einem zu errichtenden Bauwerk, genauer gesagt an einem bereits errichteten Teilstück des zu errichtenden Bauwerks, bei dem es sich beispielsweise um einen unteren Teilabschnitt eines Turms einer Windkraftanlage handeln kann, verbindbar. Das Bauwerk fungiert als Stützstruktur, an der der Teleskopausleger über das Verbindungssystem gehalten wird und vorzugsweise emporklettern kann. Erfindungsgemäß weist der Teleskopausleger mindestens zwei Verbindungselemente zum Verbinden mit entsprechenden Verbindungsstellen des Verbindungssystems auf.
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Durch die doppelfunktionale Auslegung lässt sich der Teleskopausleger des erfindungsgemäßen Mobilkrans also so einsetzen, dass er sowohl als Teleskopausleger für den herkömmlichen Mobilkraneinsatz, als auch als insbesondere selbstkletternder Teleskopkran an einer Stützstruktur wie beispielsweise am Turm einer Windkraftanlage betrieben werden kann. Dabei kann der untere Teil des Turms im Mobilkranbetrieb aufgebaut werden. Dieser errichtete Teilabschnitt kann anschließend als Stützstruktur für den demontierten Teleskopausleger dienen, welcher im Steigkranbetrieb zum Aufbau der weiteren Anlage in größerer Höhe eingesetzt werden kann.
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Dies bringt vor allem Vorteile beim Bau von Windkraftanlagen mit großen Nabenhöhen bei gleichzeitig beengten Platzverhältnissen (z.B. in Wäldern, Gebirgen oder ähnlich schwer zugänglichen Gebieten), da lediglich ein einziger Mobilkran mit vergleichsweise kurzem Teleskopausleger zum Einsatz kommen kann. Dabei ist ein schnelles, einfaches und flexibles Verfahren von Baustelle zu Baustelle mit geringerem Transport- und Montageaufwand möglich, da nur zum Setzen der unteren Turmsegmente im Mobilkranbetrieb Ballast benötigt wird, welcher ebenfalls gering ausfallen kann (kurze Hubhöhe, kleinere Lasten). Auch ein Abspannen des Teleskopauslegers kann entfallen, da im Steigkranbetrieb die Belastungen des Hubs über die Verbindungsstellen des Verbindungssystems in die Stützstruktur der aufzubauenden Anlage, d.h. in den bestehenden Teil des Bauwerks eingeleitet werden. Diese steife Verbindung zwischen Bauwerk und Teleskopausleger lässt auch Hubarbeiten bei höheren Windgeschwindigkeiten zu. Auch die Profilquerschnitte des Teleskopauslegers können kleiner gehalten werden, da sich beim selbstkletternden Teleskopkran mit zunehmender Hubhöhe das Kräftepaar resultierend aus dem Lastmoment nicht vergrößert. Der Unterwagen kann gleichzeitig als Mobilkran, Geräteträger, Kransteuerung, Aufrichtvorrichtung und evtl. Energieversorger für den Teleskopausleger dienen.
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In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Teleskopausleger mindestens ein Drehwerk mit einem Drehlager und einem Drehantrieb umfasst, mittels welchem der Verbindungsbereich relativ zum Anlenkschuss um die Längsachse des Teleskopauslegers drehbar ist. Durch Betätigung des insbesondere hydraulisch betriebenen Drehantriebs lässt sich der Verbindungsbereich aktiv drehen, vorzugsweise um 360°. Am Ende eines innersten Teleskopschusses ist dabei vorzugsweise ein Rollenkopf angeordnet, der den Verbindungsbereich aufweist. Die Drehbarkeit des Verbindungsbereichs ermöglicht es, den Teleskopausleger im am Bauwerk montierten Zustand als eigenständigen Kran mit hoher Flexibilität einzusetzen.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Drehwerk am Rollenkopf angeordnet oder mit diesem verbunden ist und der Verbindungsbereich relativ zum innersten Teleskopschuss drehbar ist. Es werden bei dieser Ausführungsform also nicht ein oder mehrere Teleskopschüsse gedreht, sondern nur der Rollenkopf an der Spitze des Teleskopauslegers. Damit eine Abspannung einer Auslegerverlängerung weiterhin verwendbar ist, muss der Befestigungspunkt dieser Abspannung, welcher sich üblicherweise an einem Teleskopschuss, insbesondere einem Kragen eines Teleskopschusses befindet, mitgedreht werden. Daher ist vorzugsweise ein zusätzliches Drehlager (passives Mitdrehen) oder ein weiteres Drehwerk (aktives Mitdrehen synchronisiert zu dem anderen Drehwerk) am Anlenkschuss oder an einem weiteren (also nicht dem innersten) Teleskopschuss angeordnet, mit welchem die Abspannung der Auslegerverlängerung verbindbar ist.
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In einer alternativ möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Teleskopausleger mindestens einen äußeren Teleskopschuss und einen darin verschiebbar gelagerten inneren Teleskopschuss umfasst, wobei am Anlenkschuss und an einem der Teleskopschüsse jeweils ein Drehlager angeordnet ist und mindestens eines der Drehlager mit einem Drehantrieb gekoppelt ist (d.h. ein Drehwerk bildet), sodass mindestens ein Teleskopschuss, vorzugsweise der ganze Teleskopausleger, um dessen Längsachse drehbar ist. Der Drehantrieb ist vorzugsweise mit dem am Anlenkschuss angeordneten Drehlager gekoppelt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass alle Drehlager einen Drehantrieb aufweisen, welche beim Drehen synchronisiert betätigt werden. Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform ist hierbei also nicht nur die Spitze des Teleskopauslegers, sondern zusammen mit dieser auch einer oder mehrere der im Anlenkschuss gelagerten Teleskopschüsse oder gar der gesamte Teleskopausleger drehbar.
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Die Verbindungselemente sind hierbei insbesondere an dem oder den Drehlagern angeordnet, sodass der drehbare Teil des Teleskopauslegers relativ zum Verbindungssystem bzw. zum Bauwerk gedreht werden kann. Daneben können weitere Verbindungselemente am Teleskopausleger angeordnet sein, die zum Drehen des Teleskopauslegers jedoch von den entsprechenden Verbindungsstellen des Verbindungssystems getrennt werden und nur zum Klettern des Krans eingesetzt werden.
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Vorzugsweise sind die Drehlager an einem Kragen des Anlenkschusses und an mindestens einem Kragen eines Teleskopschusses angeordnet.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Teleskopausleger einen Teleskopierzylinder zum Ein- und Austeleskopieren des mindestens einen Teleskopschusses sowie mindestens vier Verbindungselemente zum Verbinden mit Verbindungsstellen des Verbindungssystems aufweist. Die Verbindungselemente sind derart ausgebildet und angeordnet, dass der Teleskopausleger im Steigkranbetrieb unter Verwendung des Teleskopierzylinders als selbstkletternder Kran einsetzbar ist, wobei zu jedem Zeitpunkt mindestens zwei Verbindungselemente mit Verbindungsstellen des Verbindungssystems verbunden sind, um eine stabile Befestigung des Teleskopauslegers am Bauwerk zu gewährleisten.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei Verbindungselemente am Anlenkschuss angeordnet sind, insbesondere im Bereich der Schwenkachse bzw. Lagerbuchse (über die der Anlenkschuss im Mobilkranbetrieb mit dem Oberwagen verbunden ist) und an einem Kragen des Anlenkschusses. Mindestens ein Verbindungselement ist an einem Kragen eines Teleskopschusses angeordnet. Insbesondere sind mindestens zwei Teleskopschüsse vorgesehen, an deren Kragen je ein Verbindungselement angeordnet ist. Durch Betätigung des Teleskopierzylinders sind die Verbindungselemente des Anlenkschusses relativ zu dem mindestens einen Verbindungselement am mindestens einen Teleskopschuss entlang der Längsachse des Teleskopauslegers verstellbar.
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Zum Klettern wird der Teleskopierzylinder als Vorschub eingesetzt. Insbesondere sind dabei abwechselnd immer zwei Verbindungselemente am Anlenkschuss oder an den Teleskopschüssen mit dem Verbindungssystem verbunden. Sind die Verbindungselemente des Anlenkschusses verbunden, können die Teleskopschüsse durch Ausfahren des Teleskopierzylinders austeleskopiert werden. Anschließend werden die Verbindungselemente der Teleskopschüsse mit dem Verbindungssystem verbunden und die Verbindungselemente des Anlenkschusses gelöst. Durch Einfahren des Teleskopierzylinders wird der Anlenkschuss nach oben gezogen und anschließend dessen Verbindungselemente wieder mit dem Verbindungssystem verbunden. Dieser Vorgang kann beliebig oft fortgesetzt werden, bis die finale Höhe erreicht ist.
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Sollte eine von der Längsachse des Teleskopauslegers auskragende Auslegerverlängerung am Verbindungsbereich angebaut sein, so wird diese zum Klettern des Teleskopauslegers insbesondere mithilfe des mindestens einen Drehwerks so gedreht, dass ein kollisionsfreies Klettern möglich ist.
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Zum Klettern des Teleskopauslegers ist vorzugsweise keine externe Klettervorrichtung oder andere Hilfsmittel notwendig, abgesehen von der Energieversorgung des Teleskopauslegers.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass der Teleskopausleger eine Energieversorgungseinheit aufweist. Diese ist mit dem Teleskopausleger verbunden oder in diesen integriert, sodass sie im Steigkranbetrieb (und ggf. auch im Mobilkranbetrieb) am Teleskopausleger angeordnet ist. Alternativ kann der Teleskopausleger entsprechende Anschlüsse und Verbindungsmittel zum Verbinden mit einer solchen Energieversorgungseinheit aufweisen. Diese wird dann insbesondere nur für den Steigkranbetrieb mit dem Teleskopausleger verbunden, um diesen in einem vom Oberwagen getrennten Zustand mit Energie, insbesondere u.a. mit Hydrauliköl zu versorgen und den Teleskopausleger im Steigkranbetrieb steuern zu können.
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Durch die Energieversorgungseinheit ist im Steigkranbetrieb mindestens ein Aktuator des Teleskopauslegers (insbesondere ein Teleskopierzylinder, ein Wippzylinder, eine Verstelleinheit und/oder ein oder mehrere Drehantriebe) mit Energie, insbesondere mit Hydrauliköl versorgbar. Alternativ oder zusätzlich ist durch die Energieversorgungseinheit mindestens ein Aktuator der Auslegerverlängerung, beispielsweise ein Wippzylinder und/oder eine Seilwinde der Auslegerverlängerung mit Energie, insbesondere mit Hydrauliköl versorgbar.
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Die Energieversorgungseinheit umfasst vorzugsweise mindestens eine der folgenden Komponenten:
- Die Energieversorgungeinheit kann eine oder mehrere Hydraulikpumpen umfassen, um einen oder mehrere hydraulische Verbraucher des Teleskopauslegers und/oder der Auslegerverlängerung zu versorgen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgungseinheit einen Hydraulikanschluss zur Verbindung mit einer Hydraulikleitung des Teleskopauslegers und/oder der Auslegerverlängerung umfassen. Dadurch können entsprechende Verbraucher an diese Anschlüsse bei Bedarf angeschlossen werden. Die Energieversorgungeinheit kann hierfür beispielsweise einen Ventilblock aufweisen, um bedarfsgerecht Hydrauliköl zu den angeschlossenen Verbrauchern zu leiten. Da vorzugsweise unterschiedliche Auslegerverlängerungen mit dem Teleskopausleger verbunden werden können, kann die Energieversorgungseinheit unterschiedliche bzw. mehrere Hydraulikanschlüsse umfassen, die je nach Bedarf und Ausgestaltung der Auslegerverlängerung mit entsprechenden Hydraulikschläuchen verbunden werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgungseinheit einen Hydrauliktank umfassen. Dadurch stellt die Energieversorgungeinheit einen eigenen, autarken Hydraulikkreislauf zur Verfügung und muss das Hydrauliköl nicht über eine externe Quelle, beispielsweise über einen Hydraulikkreis des Mobilkrans beziehen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgungseinheit einen Elektromotor zum Antrieb der Hydraulikpumpe(n) umfassen. Die Stromversorgung des Elektromotors kann beispielsweise über Energieversorgungsleitungen bereitgestellt werden, die mit einer externen Stromquelle und/oder einer Energiequelle des Mobilkrans verbunden werden können.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgungseinheit einen elektrischen Anschluss zur Verbindung der Energieversorgungseinheit mit einer Energieversorgungsleitung, welche mit einer Energiequelle des Mobilkrans oder mit einer externen Energiequelle (beispielsweise ein Generator des Unterwagens oder ein Netzanschluss) verbunden oder verbindbar ist, umfassen. Dadurch können die entsprechenden Energieversorgungsleitungen von der Energieversorgungseinheit getrennt werden.
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Die Energieversorgungsleitungen zur Versorgung der Energieversorgungseinheit können auf ansprechenden Kabeltrommeln auf- und abwickelbar gelagert sein.
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Neben Energieversorgungsleitungen können auch Steuerleitungen zur Übermittlung von Steuersignalen an eine Steuerung der Energieversorgungseinheit und/oder des Teleskopauslegers und/oder einer Auslegerverlängerung vorgesehen sein, die beispielsweise über entsprechende Anschlüsse der Energieversorgungseinheit an diese anschließbar sind. Die Steuerung des Teleskopauslegers im Steigkranbetrieb kann über eine am Oberwagen des Mobilkrans angeordnete Fahrerkabine und/oder über eine Funkfernbedienung bzw. ein mobiles Steuergerät erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgungseinheit ein Energiespeichermodul, insbesondere eine Batterie umfassen. Diese kann beispielsweise den zuvor genannten Elektromotor mit Strom versorgen. Dadurch kann auf einen Anschluss der Energieversorgungseinheit an externe Energiequellen sowie auf die Verwendung entsprechender Kabel bzw. Leitungen verzichtet werden.
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Die Energieversorgungseinheit kann mit dem Anlenkschuss des Teleskopauslegers verbolzbar sein, beispielsweise mit einer Lagerbuchse des Anlenkschusses.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kransystem umfassend ein Verbindungssystem zum Befestigen an einem zu errichtenden Bauwerk, welches als Stützstruktur für den Teleskopausleger im Steigkranbetrieb dient, einen erfindungsgemäßen Mobilkran, dessen Teleskopausleger wie zuvor beschrieben vom Oberwagen trennbar und mit dem Verbindungssystem verbindbar ist, und mindestens eine Auslegerverlängerung, welche am Verbindungsbereich des Teleskopauslegers montierbar ist. Dabei ergeben sich offensichtlich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie für den erfindungsgemäßen Mobilkran, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird. Die obigen Ausführungen hinsichtlich der möglichen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mobilkrans bzw. Teleskopauslegers gelten daher entsprechend.
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In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Auslegerverlängerung als Wippspitze mit einem Basisstück und einem um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar mit dem Basisstück verbundenen Ausleger ausgebildet ist (oder eine solche Wippspitze umfasst), wobei das Basisstück Verbindungsmittel zum Befestigen der Auslegerverlängerung am Verbindungsbereich des Teleskopauslegers aufweist. Dadurch kann die Wippspitze im Steigkranbetrieb als Kranausleger verwendet und vorzugsweise über mindestens ein Drehwerk relativ zum Bauwerk gedreht werden. Die Kombination aus Teleskopausleger und Auslegerverlängerung ergibt somit einen eigenständigen Kran, der am Bauwerk befestigt ist und insbesondere an diesem selbstständig klettern kann.
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Die Auslegerverlängerung umfasst vorzugsweise ferner einen Rollenkopf oder eine Umlenkrolle für ein Hubseil sowie eine Hubseilwinde, welche beispielsweise im Basisstück der Wippspitze angeordnet sein kann. Bei einer drehbaren Ausgestaltung des Teleskopauslegers dreht sich die Hubseilwinde vorzugsweise mit.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verbindungssystem und/oder der Teleskopausleger mindestens eine Verstelleinheit umfasst, mittels welcher ein bewegliches Verbindungselement und/oder eine bewegliche Verbindungsstelle relativ zu einem anderen Verbindungselement / einer anderen Verbindungsstelle räumlich verstellbar ist. Vorzugsweise sind die Verbindungsstellen des Verbindungssystems im Wesentlichen übereinander am Bauwerk angebracht oder anbringbar (beispielsweise entlang der Längsrichtung eines Turmaufbaus einer Windkraftanlage), wobei die Verstelleinheit ausgebildet ist, das bewegliche Verbindungselement / die bewegliche Verbindungsstelle seitlich, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zum Teleskopausleger (im Falle eines beweglichen Verbindungselements) bzw. im Wesentlichen senkrecht zum Bauwerk (im Falle einer beweglichen Verbindungsstelle), zu verstellen. Die Verstelleinheit kann einen Hydraulikzylinder umfassen, der das Verbindungselement / die Verbindungsstelle seitlich ausfahren oder einfahren kann.
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Durch die Verstelleinheit kann der Teleskopausleger bei einem Bauwerk mit einer von der Vertikalen abweichenden Außenkontur (beispielsweise die konische Form eines Windkraftanlagenturms) und somit nicht vertikal übereinander angeordneten Verbindungsstellen gezielt vertikal ausgerichtet werden und die Abweichung der Außenkontur von der Vertikalen damit ausgeglichen werden. Ebenfalls ist es möglich, den Teleskopausleger gezielt aus der Vertikalen heraus, d.h. vom Bauwerk weg zu neigen, beispielsweise für eine Gondelmontage.
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Es können mehrere verstellbare Verbindungselemente und/oder Verbindungsstellen vorgesehen sein, um den Teleskopausleger relativ zum Verbindungssystem bzw. zum Bauwerk neigen zu können. Die Energieversorgung des oder der Verstelleinheiten erfolgt insbesondere über die zuvor beschriebene Energieversorgungseinheit.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Teleskopausleger für den Mobilkran des erfindungsgemäßen Kransystems. Hierbei ergeben sich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie für den erfindungsgemäßen Mobilkran bzw. das erfindungsgemäße Kransystem, weshalb auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Errichten eines Bauwerks mittels eines erfindungsgemäßen Kransystems, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- - Verbringen des Mobilkrans an einen Einsatzort, wobei der Mobilkran vorzugsweise ein Radfahrwerk aufweist und selbstständig zum Einsatzort fahren kann.
- - Errichten eines unteren Teils eines zu errichtenden Bauwerks mittels des Mobilkrans im Mobilkranbetrieb. Der untere Teil wird also in üblicher Weise mit Hilfe des Mobilkrans errichtet.
- - Optional: Montieren des Verbindungssystems am bereits errichteten Teil des Bauwerks. Hierbei werden die entsprechenden Verbindungsstellen für den Teleskopausleger am Bauwerk angebracht.
- - Demontieren des Teleskopauslegers vom Oberwagen des Mobilkrans und Montieren des Teleskopauslegers am Verbindungssystem, indem mindestens zwei Verbindungselemente des Teleskopauslegers mit entsprechenden Verbindungsstellen des Verbindungssystems verbunden werden. Die Übergabe des Teleskopauslegers vom Oberwagen zum Bauwerk kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.
- - Herstellen einer Energieversorgung des Teleskopauslegers, sodass dieser getrennt vom Oberwagen eigenständig betrieben werden kann. Dies kann bereits vor dem Vorgang der Auslegerübergabe geschehen. Die Energieversorgung kann über eine Energieversorgungseinheit erfolgen, die entweder bereits am Teleskopausleger angeordnet ist oder erst mit diesem verbunden wird.
- - Optional: vertikales Ausrichten des Teleskopauslegers durch Verstellen eines beweglichen Verbindungselements des Teleskopauslegers und/oder einer beweglichen Verbindungsstelle des Verbindungssystems mittels einer Verstelleinheit.
- - Errichten eines weiteren Teils des Bauwerks mittels des Teleskopauslegers im Steigkranbetrieb.
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In einer möglichen Ausführung ist vorgesehen, dass die Übergabe des Teleskopauslegers vom Oberwagen zum Verbindungssystem unter Zuhilfenahme eines Wippzylinders des Mobilkrans erfolgt, welcher im Mobilkranbetrieb über eine erste Schwenkverbindung gelenkig mit dem Oberwagen und über eine zweite Schwenkverbindung gelenkig mit dem Anlenkschuss verbunden ist. Während der Übergabe bleibt der Wippzylinder mit der Energieversorgung des Mobilkrans verbunden oder wird über eine Energieversorgungseinheit des Teleskopauslegers versorgt.
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Dabei wird die erste Schwenkverbindung gelöst, der Wippzylinder um die durch die zweite Schwenkverbindung gebildete Schwenkachse in Richtung Bauwerk geschwenkt und das freie Ende des Wippzylinders mit einer Verbindungsstelle des Verbindungssystems verbunden, insbesondere verbolzt. Als Instrument zum Bewegen des typischerweise sehr schweren Wippzylinders kann beispielsweise ein Schwenkantrieb oder ein Hilfskran eingesetzt werden. Der Wippzylinder dient also insbesondere als (zumindest temporäres) Verbindungselement zur Befestigung des Teleskopauslegers an der Verbindungsstruktur und als Hilfsaktuator zum Bewegen des Teleskopauslegers bei der weiteren Übergabe an das Bauwerk.
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In einer weiteren möglichen Ausführung ist vorgesehen, dass vor dem Lösen der ersten Schwenkverbindung des Wippzylinders vom Oberwagen der Teleskopausleger neben dem Verbindungssystem aufgerichtet wird. Der Teleskopausleger kann infolgedessen im Wesentlichen parallel zum Verbindungssystem bzw. zum Bauwerk ausgerichtet sein. Vorzugsweise wird ein an einem Teleskopschuss oder Rollenkopf angeordnetes Verbindungselement mit einer Verbindungsstelle des Verbindungssystems gelenkig verbunden, sodass der Teleskopausleger über diese Verbindung schwenkbar am Bauwerk gelagert ist. Diese erste Schwenkverbindung befindet sich oberhalb des Anlenkschusses und somit des Wippzylinders. Nach dem Verbinden des Wippzylinders mit dem Verbindungssystem, wenn also der Teleskopausleger über mindestens zwei Verbindungselemente mit dem Bauwerk verbunden ist, wird die Schwenkverbindung des Anlenkschusses mit dem Oberwagen gelöst und damit der Teleskopausleger vollständig vom Oberwagen getrennt (ggf. bis auf etwaige Versorgungsleitungen). Anschließend wird der Teleskopausleger vorzugsweise durch synchronisiertes Betätigen des Wippzylinders und Verschieben mindestens eines Teleskopschusses (insbesondere über ein Ein- oder Ausfahren eines Teleskopierzylinders des Teleskopauslegers) an das Bauwerk heranbewegt, insbesondere geschwenkt und/oder gehoben. Anschließend können weitere Verbindungselemente mit entsprechenden Verbindungsstellen verbunden werden.
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Die Übergabe des Teleskopauslegers muss nicht zwingend mit Hilfe des Wippzylinders erfolgen, sondern kann auch auf andere Weise durchgeführt werden.
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In einer alternativ möglichen Ausführung ist daher vorgesehen, dass der Teleskopausleger neben dem Verbindungssystem aufgerichtet und dabei so ausgerichtet wird, dass die Unterseite des Anlenkschusses seitlich am Bauwerk vorbeizeigt. Die Unterseite weist also nicht zum Bauwerk, sondern daran vorbei. Der Mobilkran weist eine Abstützvorrichtung mit individuell verstellbaren Abstützzylindern auf, die es ermöglichen, zur Abstützung des Mobilkrans den Unterwagen vom Boden abzuheben. Durch gezielte Betätigung der einzelnen Abstützzylinder der Abstützvorrichtung wird der Mobilkran seitlich geneigt und dadurch der Teleskopausleger in Richtung Verbindungssystem bewegt. Dies erfolgt insbesondere so lange, bis der Teleskopausleger zum Verbindungssystem orientiert ist (beispielsweise im Wesentlichen parallel zu einer Außenkontur des Bauwerks). Nun werden zwei Verbindungselemente, die an zwei Teleskopschüssen angeordnet sind, mit zwei Verbindungsstellen am Bauwerk verbunden und anschließend der Anlenkschuss durch Einfahren eines Teleskopierzylinder des Teleskopauslegers vom Oberwagen abgehoben. Zuvor wird die mechanische Verbindung zwischen Teleskopausleger und Oberwagen getrennt und der Teleskopausleger mit der Verstelleinheit zum Bauwerk ausgerichtet. Anschließend können weitere Verbindungselemente mit entsprechenden Verbindungsstellen verbunden werden.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1: eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mobilkrans neben einer errichteten Windkraftanlage;
- 2: den Mobilkran beim Errichten eines Turmaufbaus einer Windkraftanlage (Mobilkranbetrieb);
- 3: den am Turmaufbau befestigten Teleskopausleger in einer Seitenansicht (Steigkranbetrieb);
- 4: eine Seitenansicht der Auslegerspitze mit einem unteren Teil einer montierten Wippspitze gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht;
- 5: ein Ausführungsbeispiel des Teleskopauslegers mit kompletter Wippspitze in einer Seitenansicht;
- 6: ein weiteres Ausführungsbeispiel des Teleskopauslegers, wobei dessen Drehlager in einer Seitenansicht gezeigt sind;
- 7: ein Ausführungsbeispiel einer Energieversorgungseinheit für den Teleskopausleger in einer schematischen Darstellung;
- 8a-k: Ansichten des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers bei der Übergabe vom Mobilkran und beim Klettern am Bauwerk gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 9a-d: Ansichten des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers bei der Übergabe vom Mobilkran und beim Klettern am Bauwerk gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 10a-g: Ansichten des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers bei der Übergabe vom Mobilkran und beim Klettern am Bauwerk gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 11a-f: Ansichten des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers bei der Übergabe vom Mobilkran und beim Klettern am Bauwerk gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mobilkrans 10 in einer Seitenansicht neben einer errichteten Windkraftanlage 1, welche einen aus mehreren Turmsegmenten 3 aufgebauten Turm 2 umfasst, der auf einem Fundament 4 steht. Der Mobilkran 10 umfasst einen fahrbaren Unterwagen 12 mit Radfahrwerk, welcher selbstständig verfahren werden kann. Ein Oberwagen 14 ist um eine vertikale Drehachse drehbar auf dem Unterwagen 12 gelagert. Ein Teleskopausleger 20 ist um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar an den Oberwagen 14 angelenkt und über mindestens einen hydraulischen Wippzylinder 16 auf- und abwippbar.
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Die 2 zeigt den Mobilkran 10 in einer Seitenansicht beim Aufbau des Turms 2, wobei über den Teleskopausleger 20 gerade ein Turmsegment 3 auf den bereits errichteten, unteren Teil des Turms 2 gesetzt wird. Der Teleskopausleger 20 umfasst in den hierin gezeigten Ausführungsbeispielen einen Anlenkschuss 22, welcher über eine Lagerbuchse 17 (vgl. 7) gelenkig mit dem Oberwagen 14 verbunden ist, und zwei im Anlenkschuss 22 verschiebbar gelagerte Teleskopschüsse 24, 25. Selbstverständlich könnte der Teleskopausleger 20 auch mehr als zwei Teleskopschüsse umfassen. An der Spitze des innersten Teleskopschusses 25 ist ein Rollenkopf 16 montiert, über den ein Hubseil 19 geführt ist. Der Oberwagen 14 verfügt über einen Ballast 18, um ein dem Lastmoment entgegengerichtetes Moment zu erzeugen und ein Kippen des Mobilkrans 10 zu verhindern. Ferner umfasst der Mobilkran 10 eine Abstützvorrichtung mit (in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel) vier Abstützzylindern 13, über die der Unterwagen 12 vom Boden abgehoben und der Mobilkran 10 im Hubbetrieb abgestützt wird. Die Abstützzylinder 13 sind vorzugsweise individuell ausfahrbar.
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Der Rollenkopf 26 weist an der Oberseite einen Verbindungsbereich 27 zum Anbauen einer Auslegerverlängerung 30 auf. Der Verbindungsbereich 27 kann mehrere Bolzenaufnahmen umfassen. Für die in der 2 beispielhaft gezeigte Hubaufgabe ist keine Auslegerverlängerung erforderlich, sondern die unteren Turmsegmente 3 können mittels des Teleskopauslegers 20 aufeinandergesetzt werden (Mobilkranbetrieb). Moderne Windkraftanlagen besitzen mitunter große Nabenhöhen von bis zu 160 m und entsprechend lange Türme 2. Somit müssen sehr große und schwere Mobilkrane mit entsprechend schweren Auslegerverlängerungen eingesetzt werden, um die oberen Turmsegmente und an der Turmspitze angeordneten Teile der Windkraftanlage zu heben.
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Die vorliegende Erfindung beschreitet einen anderen Weg. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Teleskopausleger 20 vom Oberwagen 14 abmontiert und als eigenständiger Kran am Bauwerk 2 eingesetzt werden kann, wobei das Bauwerk (hier: der untere, bereits errichtete Teil des Turms 2) als Stützstruktur für ein Verbindungssystem 40 mit mehreren entlang des Bauwerks 2 angeordneten Verbindungsstellen 42 dient, an denen der Teleskopausleger 20 befestigt werden kann. Bei den vorliegend diskutierten Ausführungsbeispielen ist der Teleskopausleger 20 dazu ausgelegt, als selbstkletternder Kran am Bauwerk 2 eingesetzt zu werden, d.h. sich selbstständig entlang des Bauwerks 2 in die Höhe zu bewegen und mit dem Bauwerk 2 mitzusteigen. In diesem Steigkranbetrieb, in dem der Teleskopausleger 20 vom Mobilkran 10 getrennt und am Bauwerk 2 montiert ist, können im Fall der vorliegend beispielhaft gezeigten Windkraftanlage die oberen Turmsegmente 3 gehoben und aufeinandergesetzt werden sowie die an der Spitze des Turms 2 anzuordnenden Komponenten der Windkraftanlage gehoben werden. Hierfür muss kein zusätzlicher Kran, keine separate kletterbare Kranvorrichtung und kein Großkran bereitgestellt werden, sondern der Aufbau kann mittels eines einzigen Mobilkrans 10 mit Teleskopausleger 20 erfolgen, der wiederum schnell und flexibel verfahren werden kann.
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Die 3 zeigt den vom Oberwagen 14 getrennten und am Turm 2 befestigten Teleskopausleger 20 im Steigkranbetrieb. Am bisher errichteten Turm 2 sind mehrere Verbindungsstellen 42 eines Fixier- bzw. Verbindungssystems 40 befestigt, mit denen der Teleskopausleger 20 lösbar verbunden werden kann. Hierzu weist der Teleskopausleger 20 mehrere Verbindungselemente 28 auf. Damit der Teleskopausleger 20 am Turm 2 emporklettern kann, sind mehr Verbindungsstellen 42 als Verbindungselemente 28 vorgesehen, wobei letztere immer nur mit einigen der Verbindungsstellen 42 verbunden sind. Die Verbindungselemente 28 und die Verbindungsstellen 42 können Bolzenverbindungsmittel, hakenförmige Verbindungsmittel oder eine Kombination hiervon umfassen. Die Verbindungsstellen 42 können entweder direkt am Turm 2 anbringbar oder mit einer Rahmenstruktur verbunden sein, welche wiederum mit dem Turm verbindbar und ggf. aus mehreren Teilstücken zusammensetzbar sein kann. Die Verbindungsstellen 42 können alternativ auch in die Struktur des jeweiligen Turmsegments 3 integriert sein. Für die Anordnung und Ausgestaltung der Verbindungsstellen 42 kommen veschiedenste Möglichkeiten in Betracht.
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Im Folgenden und in den vorliegenden Figuren werden diejenigen Verbindungsstellen des Verbindungssystems 40, mit denen aktuell ein Verbindungselement 28 des Teleskopauslegers 20 gekoppelt ist, mit dem Bezugszeichen 42' bezeichnet, während die freien Verbindungsstellen das Bezugszeichen 42 erhalten.
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In den hierin diskutierten Ausführungsbeispielen ist eine Auslegerverlängerung 30 in Form einer Wippspitze gezeigt, die in der 3 in einer seitlichen Ansicht dargestellt ist. Die Wippspitze 30 umfasst ein Basisstück 35, welches mit dem Verbindungsbereich 27 des Rollenkopfs 26 verbindbar, insbesondere verbolzbar ist. Ein Ausleger 36 ist um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar am Basisstück 35 gelagert. Die Ziffer 34 bezeichnet hierbei eine Rückfallpresse. Die Wippspitze 30 umfasst Abspannböcke, über die der Ausleger 36 mittels einer Abspannung 32 abgespannt ist. Die Abspannung 32 ist mit dem Teleskopausleger 20, genauer gesagt mit dem Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24, verbunden. Die Wippspitze 30 umfasst ferner eine eigene Hubseilwinde 38, die mit dem Basisstück 35 verbunden ist. Selbstverständlich können auch andere Auslegerverlängerungen 30 am erfindungsgemäßen Teleskopausleger 20 zum Einsatz kommen, je nach Anwendung.
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Im Folgenden werden der Mobilkranbetrieb, der Steigkranbetrieb sowie die Auslegerübergabe vom Mobilkran 10 an das Bauwerk 2 anhand des Beispiels eines Aufbaus einer Windkraftanlage erläutert. Selbstverständlich können mittels des erfindungsgemäßen Mobilkrans 10 bzw. Kransystems auch andere Bauwerke errichtet werden.
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Der Mobilkran 10 fährt selbstständig und mit geringem Ballast 18 auf die Baustelle. Für den separaten Transport des notwendigen Ballasts 18 und der Zusatzausrüstung (Wippspitze 30 etc.) sind keine oder nur sehr wenige LKW notwendig. Die unteren Turmsegmente 3 der Windkraftanlage werden als Mobilkranvariante, d.h. im Mobilkranbetrieb aufgestellt und auf dem Fundament 4 der Anlage montiert. Nun optional wird das Verbindungssystem 40 an den unteren Turmsegmenten 3 der Anlage installiert (alternativ kann es in diese integriert sein). Als Verbindung zwischen Stützstruktur bzw. Turm 2 und Teleskopausleger 20 können unterschiedliche Arten von Fixiersystemen wie beispielsweise Klauen- und/oder Bolzenverbindungen zum Einsatz kommen. Dabei kann jede Verbindungsstelle 42 separat betätigt bzw. verbunden werden.
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Der Teleskopausleger 20 umfasst ferner mindestens eine Verstelleinheit 29, mit der die konische Form des Turms 2 ausgeglichen, bzw. für eine etwaige Gondelmontage mehr Abstand zum Turm 2 gewonnen werden kann. Die Verstelleinheit 29 kann, wie in der 4 angedeutet ist, einen insbesondere hydraulisch betätigbaren Verstellzylinder 29 umfassen, der am oder in einem Kragen 23 eines Teleskopschusses 24, 25 angeordnet ist und im Wesentlichen senkrecht zur Teleskopauslegerlängsachse ein- und ausfahren kann, um das daran angeordnete Verbindungselement 28 seitlich zu verstellen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungssystem 40 mindestens eine solche Verstelleinheit umfassen, um eine daran angeordnete Verbindungsstelle seitlich vom Bauwerk 2 ein- und ausfahren zu können.
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Die Betätigung des Verbindungssystems 40 bzw. die Verbindung der Verbindungselemente 28 mit den entsprechenden Verbindungsstellen 42 sowie die Ausrichtung mittels Verstellzylinder 29 kann hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch erfolgen, insbesondere vom Teleskopausleger 20 aus.
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Am Anlenkschuss 22 müssen mindestens zwei bzw. drei Verbindungselemente 28 angebracht sein. Der Teleskopausleger 20 kann in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel an bis zu fünf Punkten mit dem Verbindungssystem 40 verbunden werden, welche als Verbindungselemente 28 des Teleskopauslegers 20 fungieren. Alternative oder zusätzliche Verbindungselemente sind denkbar.
- - Lagerbuchse 17 unten am Anlenkschuss 22, über welche der Teleskopausleger 20 im Mobilkranbetrieb an den Oberwagen 14 angelenkt ist, oder separate Lagerbuchse am Anlenkschuss 22;
- - Untere Wippzylinderbuchse (d.h. die Verbolzstelle des Wippzylinders 16, welche im Mobilkranbetrieb mit dem Oberwagen 14 verbunden ist) für die kontrollierte Übergabe des Teleskopauslegers 20 vom Oberwagen 14 an das Verbindungssystem 40;
- - Verbindungselement 28 am Kragen 23 des Anlenkschusses 22;
- - Verbindungselement 28 am Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24;
- - Verbindungselement 28 am Kragen 23 des inneren bzw. innersten Teleskopschusses 25.
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Als Ausrüstung eines Teleskopauslegers 20 werden Bauteile bezeichnet, die meistens als Verlängerung des Teleskopauslegers 20 am Rollenkopf 26 montiert werden können. Diese Bauteile sind häufig als Gitterstrukturen ausgeführt und können gewippt werden. Hier wird der Teleskopausleger 20 beispielhaft mit einer wippbaren Spitze bzw. Wippspitze 30 inkl. Hubseilwinde 35 ausgerüstet, da diese ein große Störkontur aufweist.
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Während der Montage des Teleskopauslegers 20 am Verbindungssystem 40 sowie während der Demontage muss die Wippspitze 30 um 90° verdreht oder so eingeklappt werden, dass keine Kollision mit dem Turm 2 entsteht. Die Drehung der Wippspitze 30 um die Längsachse des Teleskopauslegers 20 kann auf unterschiedliche Arten erfolgen, wobei im Folgenden zwei Möglichkeiten (Drehkopfausführung und drehbarer Ausleger) diskutiert werden.
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Die Drehkopfausführung ist in der 4 (und auch bereits in der 3) dargestellt, welche die Spitze des Teleskopauslegers 20 mit Rollenkopf 26 sowie den Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 und das Basisstück 35 der Wippspitze 30 in einer seitlichen Ansicht zeigt.
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Bei dieser Ausführungsform ist oberhalb des Rollenkopfs 26 ein Drehkopf bzw. ein Drehwerk montiert, insbesondere am Verbindungsbereich 27. Dadurch lässt sich die gesamte Wippspitze 30 inkl. Hubseilwinde 38 und Abspannung 32 oberhalb des Drehwerks um die Längsachse des Teleskopauslegers 20 drehen. Der untere Teil des Teleskopauslegers 20 (d.h. die Anlenk- und Teleskopschüsse 22, 24, 25 inklusive Rollenkopf 26) bleibt dagegen fest am Verbindungssystem 40 verankert. Das Drehwerk umfasst ein Drehlager 50, das mit einem Drehantrieb 52 gekoppelt ist. Über den Drehantrieb 52 lässt sich der obere Teil des Drehlagers 50, mit dem die Wippspitze 30 verbunden ist, um 360° drehen. Über ein zweites Drehlager 50 am Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 kann die Abspannung 32 der Wippspitze 30 drehbar gelagert werden (vgl. 3). Eine Seilwinde für ein Abspannseil der Abspannung 32 kann ebenfalls in der Wippspitze 30 verbaut sein und ebenfalls mitdrehen. Das untere Drehlager 50 ermöglicht es insbesondere, dass sich der Befestigungspunkt der Abspannung 32 relativ zu dem mittleren Teleskopschuss 24 und dem an dessen Kragen 23 angeordneten Verbindungselement 28 drehen kann.
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Diese Ausführung erleichtert den Anbau des Teleskopauslegers 20 an den Turm 2, da das Drehwerk inkl. Wippspitze 30 so gedreht werden kann, dass es zu keiner Kollision kommt. Allerdings wird bei dieser Variante das gesamte Lastmoment über das Lager des Drehwerks in den Teleskopausleger 20 und von dort über die Verbindungselemente 28 und Verbindungsstellen 42' in die Stützstruktur bzw. den Turm 2 eingeleitet.
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Eine alternative Möglichkeit, eine Drehung der Auslegerverlängerung 30 relativ zum Bauwerk 2 zu erreichen, besteht darin, den Teleskopausleger drehbar am Verbindungssystem 40 zu lagern. Diese Ausführungsform ist in der 5 in einer Gesamtansicht des Teleskopauslegers 20 und in der 6 in einer Detailansicht des Drehwerks am Anlenkschuss 22 gezeigt.
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Bei dieser Ausführungsform wird der Teleskopausleger 20 selbst mit mindestens zwei Drehlagern 50 ausgerüstet, welche eine 360° Drehung des kompletten Teleskopauslegers 20 inkl. daran montierter Wippspitze 30 ermöglichen. Dabei ist jeweils das Anlenkschuss 22 und der mittlere Teleskopschuss 24 am Kragen mit einem Drehlager 50 ausgestattet. Zusätzlich befindet sich am Kragen 23 des Anlenkschusses 22 ein Drehantrieb 52, welcher mit dem dortigen Drehlager 50 gekoppelt ist und mittels welchem die Rotationsbewegung durchgeführt wird. Der innerste Teleskopschuss 25 und die Lagerbuchse 17 des Anlenkschusses 22 benötigen kein Drehlager, da diese nur als Steighilfe dienen und im eigentlichen Kranbetrieb nicht am Verbindungssystem 40 fixiert werden müssen.
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Die Krägen 23 von Anlenkschuss 22 und mittlerem Teleskopschuss 24 sind insbesondere so ausgeführt, dass die Ovaloidform des Teleskopauslegers 20 (d.h. dessen ovaler Querschnitt) auf die rotationssysmmetrische Form der Drehlager 50 adaptiert ist. Die Hubseilwinde 38 und die Winde für das Abspannsystem 32 (nicht gezeigt) können an bzw. in der Wippspitze 30 verbaut werden. Bei dieser Variante werden die Belastungen (Normalkraft und Kräftepaar aus Moment) von zwei weit auseinanderliegenden Drehlagern 50 aufgenommen und in das Verbindungssystem 40 bzw. in den Turm 2 eingeleitet. Das Abspannsystem 32 der Wippspitze 30 kann fest am Teleskopausleger 20, beispielsweise am Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24, angebolzt werden und muss nicht separat drehbar gelagert werden. Dies ermöglicht das Heben von größeren Lasten bei großem Radius.
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Zur Energieversorgung der unterschiedlichen Verbraucher des Teleskopauslegers 20 inkl. Wippspitze 30 im Steigkranbetrieb (z.B. Teleskopierzylinder 21 und Wippzylinder 16 des Teleskopauslegers 20, Winden und Wippzylinder der Wippspitze 30, Drehantrieb 52 etc.) ist eine Energieversorgungseinheit 60 vorgesehen, welche schematisch in der 7 gezeigt ist. Die Energieversorgungseinheit 60 umfasst einen Elektromotor 63, eine oder mehrere Hydraulikpumpen 61, einen Ventilblock 65 und einen Hydrauliktank 62. Zusätzlich kann ein Klemmenkasten 66 vorgesehen sein. Der Elektromotor 63 wird in diesem Ausführungsbeispiel über Energieversorgungsleitungen 64 von einer externen Energiequelle wie beispielsweise einem Netzanschluss oder einem Generator des Mobilkrans 10 mit Strom versorgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgungseinheit 60 eine Batterie umfassen, sodass auf eine kabelgebundene Energieversorgung verzichtet werden kann.
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Ferner können Steuerleitungen vorgesehen sein, um Signale an eine Steuereinheit der Energieversorgungseinheit 60 zu senden (nicht gezeigt). Die Steuerung des Teleskopauslegers 20 im Steigkranbetrieb kann kabelgebunden oder funkbasiert über die Kranführerkabine oder eine Funkfernbedienung bzw. ein mobiles Gerät erfolgen.
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Die Energieversorgungsleitungen 64 und/oder die Signalleitungen können am Boden oder am Unterwagen 12 / Oberwagen 14 auf Kabeltrommeln gelagert sein.
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Die Energieversorgungseinheit 60 ist in diesem Ausführungsbeispiel am Anlenkschuss 22 des Teleskopauslegers 20 angebolzt, und zwar an der Lagerbuchse 17 sowie an einer weiteren Lagerstelle 67. Die Energieversorgungseinheit 60 wird an dieser Stelle mit dem Anlenkschuss 22 verbolzt, sobald der Teleskopausleger 20 vom Oberwagen 14 abgebaut wurde. Alternativ könnte die Energieversorgungseinheit 60 an einer anderen Stelle am Teleskopausleger 20 angeordnet sein, was die Möglichkeit eröffnet, dass die Energieversorgungseinheit 60 permanent mit dem Teleskopausleger 20 verbunden oder gar in diesen integriert sein kann.
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Die Übergabe des Teleskopauslegers 20 vom Oberwagen 14 zum Verbindungssystem 40 bzw. Bauwerk 2 kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Im Folgenden werden vier Möglichkeiten präsentiert, wobei andere Vorgehensweisen ebenfalls denkbar sind.
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Eine erste Variante des Verfahrens zur Übergabe des Teleskopauslegers 20 vom Mobilkran 10 an das Bauwerk 2 ist in den 8a-k dargestellt. Der Mobilkran 10 steht mit dem Heck in Richtung des am Turm 2 befestigten Verbindungssystems 40. Der Teleskopausleger 20 wird steil aufgewippt und der Oberwagen 14 um 180° gedreht, sodass die Auslegerspitze in Richtung Turm 2 zeigt (8a-b). Dadurch ist der Teleskopausleger 20 mit dessen Unterseite in Richtung der Verbindungsstellen 42 des Verbindungssystems 40 ausgerichtet und kann am Rollenkopf 26 über ein dort vorgesehenes Verbindungselement 28 gelenkig mit einer Verbindungsstelle 42' am Bauwerk 2 verbunden bzw. verbolzt werden.
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Anschließend wird der Wippzylinder 16 vom Oberwagen 14 getrennt (Lösen einer ersten Schwenkverbindung des Wippzylinders 16), um die noch vorhandene Schwenkachse (= zweite Schwenkverbindung) zu einem unteren Turmsegment 3 geschwenkt und dort an einer Verbindungsstelle 42` (in den Figuren ist dies die unterste Verbindungsstelle 42` am untersten Turm-Segment 3) angebolzt (8c). Als Instrument zum Bewegen des schweren Wippzylinders 16 kann beispielsweise ein Schwenkantrieb eingesetzt werden.
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Nun kann der Teleskopausleger 20 vom Oberwagen 14 getrennt und über eine synchrone Betätigung des Wippzylinders 16 und des im Teleskopausleger 20 befindlichen Teleskopierzylinders kontrolliert an den Turm 2 bzw. an das Verbindungssystem 40 geschwenkt und über die an den Krägen 23 von Anlenkschuss 22 und mittlerem Teleskopschuss 24 angeordneten Verbindungselemente 28 mit weiteren Verbindungsstellen 42' verbolzt werden (8d). Die Hydraulikversorgung von Teleskopierzylinder 21 und Wippzylinder 16 kann während der Übergabe zum Turm 2 über (nicht dargestellte) Schlauchleitungen von der auf dem Boden abgestellten Energieversorgungseinheit 60 erfolgen. Nach der Übergabe wird die Energieversorgungseinheit 60 am Anlenkschuss 22 angebaut (vgl. 7) und die Verbindung zwischen Wippzylinder 16 und Verbindungsstelle 42 gelöst und vorzugsweise mit einer Vorrichtung am Anlenkschuss 22 fixiert, sodass der Teleskopausleger 20 nun an vier Punkten am Verbindungssystem 40 befestigt ist (8e).
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Die 8e-k zeigen den anschließenden Klettervorgang des Teleskopauslegers 20 am Turm 2. Der Teleskopausleger 20 lässt sich nach erfolgter Übergabe vom Mobilkran 10 als selbstkletternder Kran am Turm 2 der Windkraftanlage betreiben, indem dessen Teleskopierzylinder als Vorschub eingesetzt wird. Die Wippspitze 30 muss im Steig- und Senkvorgang um 90° verdreht zum Turm 2 stehen, um eventuelle Kollisionen zu vermeiden. Außerdem muss der Teleskopausleger 20 immer an mindestens zwei Verbindungsstellen 42' mit dem Turm 2 bzw. Verbindungssystem 40 verbunden sein.
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Zum Klettern wird zunächst die Verbindung des Anlenkschusses 22 mit dem Verbindungssystem 40 gelöst, sodass der Teleskopausleger 20 nur noch am Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 und am Rollenkopf 26 mit entsprechenden Verbindungsstellen 42' gekoppelt ist. Anschließend wird durch Einfahren des Teleskopierzylinders der Teleskopausleger 20 einteleskopiert, wodurch der Anlenkschuss 22 so lange angehoben wird, bis dessen Verbindungselemente 28 (diese befinden sich insbesondere am Kragen 23 und an einer dafür vorgesehenen Lagerbuchse im unteren Bereich des Anlenkschusses 22) mit entsprechenden höher gelegenen Verbindungsstellen 42' verbunden werden können (8f).
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Nun werden die Verbindungselemente 28 an den Teleskopschüssen 24, 25 gelöst, sodass der Teleskopausleger 20 nur über die Verbindungselemente 28 des Anlenkschusses 22 mit dem Verbindungssystem 40 gekoppelt ist. Durch Ausfahren des Teleskopierzylinders werden die Teleskopschüsse 24, 25 austeleskopiert, bis die Verbindungselemente 28 der Kragen 23 beider Teleskopschüsse 24, 25 mit entsprechenden Verbindungsstellen 42` verbolzt werden können. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel überragt in diesem Zustand bereits der Rollenkopf 26 und somit das daran angeordnete Verbindungselement 28 die Spitze bzw. Oberkante des Turms 2 (8g). Somit ist der Teleskopausleger 20 nun an drei Punkten mit dem Verbindungssystem 40 verbunden.
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Anschließend wird der Anlenkschuss 22 mit dem Teleskopierzylinder 21 nach oben gezogen, wo er wieder mit entsprechenden Verbindungsstellen 42' verbolzt wird ( 8h). Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis der in der 8i gezeigte Zustand erreicht ist, in dem der Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 die Oberkante des Turms 2 erreicht hat und der Anlenkschuss 22 sowie der Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 mit dem Verbindungssystem 40 verbunden sind. Damit überragt der innerste Teleskopschuss 25 mit der Wippspitze 30 die Oberkante des Turms 2, wobei die Wippspitze 30 nun dazu eingesetzt werden kann, Komponenten der Windkraftanlage bzw. weitere Turmsegmente 3 vom Boden aus hochzuheben und oben auf dem Turm zu montieren. Dabei kann sich die Wippspitze frei drehen, ohne mit dem Turm 2 kollidieren zu können (vgl. 8j).
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Der Verstellzylinder 29 wird nun vorzugsweise dazu eingesetzt, den Teleskopausleger 20 senkrecht auszurichten und somit den konischen Verlauf des Turms 2 auszugleichen, bzw. für die Gondelmontage mehr Abstand zu gewinnen. Hierzu ist der Verstellzylinder 29, welcher in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel am Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 angeordnet ist, seitlich ausgefahren, sodass der Abstand des damit verbundenen Verbindungselements 28 einen größeren Abstand zur Längsachse des Teleskopauslegers 20 aufweist als die übrigen Verbindungselemente 28. Dieses Vorgehen ist nicht erforderlich bei Bauwerken mit vertikaler Außenkontur.
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Die Wippspitze 30 des Teleskopauslegers 20 kann nun dazu eingesetzt werden, weitere Turmsegmente 3 zu heben und auf den bestehenden Turm 2 aufzusetzen. Nachdem dieses neue Turmsegment 3 mit dem Turm 2 verbunden und weitere Verbindungsstellen 42 des Verbindungssystems 40 am neuen Turmsegment 3 angebracht wurden (alternativ können diese bereits vorhanden bzw. in das neue Turmsegment 3 integriert sein), kann der zuvor beschriebene Klettervorgang des Teleskopauslegers 20 wiederholt werden, bis die Wippspitze 30 den nun gewachsenen Turm 2 wieder überragt. Dabei wird die Wippspitze 30 bevorzugt wieder um 90° gedreht. Dieser Vorgang kann so lange fortgesetzt werden, bis der Turm 2 auf die gewünschte Länge gewachsen ist. Anschließend kann die Wippspitze 30 dazu eingesetzt werden, die restlichen Komponenten der Windkraftanlage (Maschinengondel, Rotorblätter etc.) zu heben.
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Der Senkvorgang des Teleskopauslegers 20 entlang des Turms 2 nach unten und die anschließende Übergabe zurück zum Oberwagen 14 des Mobilkrans 10 findet in umgekehrter Reihenfolge statt. Sollte aus Platzgründen der Unterwagen 12 während des Steigkranbetriebs seine Übergabeposition verlassen müssen, kann der Unterwagen 12 bzw. restliche Mobilkran 10 beispielsweise über ein optisches System wieder in die ursprüngliche Position eingemessen und ausgerichtet werden.
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Die 9a-d illustrieren eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übergabe des Teleskopauslegers 20 vom Mobilkran 10 an das Bauwerk 2. Im Unterschied zum ersten Verfahren steht der Mobilkran 10 zu Beginn seitlich versetzt und mit dem Heck in Richtung Turm 2. Der Teleskopausleger 20 wird steil aufgewippt und der Oberwagen 14 um 180° gedreht, sodass die Spitze des Teleskopauslegers 20 am Turm 2 vorbeizeigt (9a). Der mittlere Teleskopschuss 24 wird seitlich über das Verbindungselement 28 am Kragen 23 mit einer Verbindungsstelle 42' des Verbindungssystems 40 verbolzt. Der Wippzylinder 16 wird vom Oberwagen 14 getrennt, zum Turm 2 (vorliegend zum untersten Turmsegment 3) geschwenkt und dort über dessen freies Ende (zweite Schwenkachse) mit einer Verbindungsstelle 42` gelenkig verbunden. Die übrigen Erläuterungen zur Energieversorgung, zum Bewegen des Wippzylinders 16 beim Schwenken um dessen erste Schwenkachse, zum Heranbewegen des Teleskopauslegers 20 an den Turm 2 durch synchrone Betätigung von Wippzylinder 16 und Teleskopierzylinder sowie zum Klettervorgang in Bezug auf die erste Variante des Verfahrens (8a-k) gelten auch für die zweite Variante. Lediglich die Ausrichtung des Teleskopauslegers 20 bzw. der Wippspitze 30 ist während der Übergabe und während des Kletterns um 90° versetzt.
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Die 9b zeigt den Teleskopausleger 20 nach dem Heranschwenken an den Turm 2, der an vier Punkten mit dem Verbindungssystem 40 verbunden ist. Die 9c-d zeigen unterschiedliche Positionen beim anschließenden Klettervorgang.
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Bei den ersten beiden Varianten des Verfahrens zur Auslegerübergabe wird der Wippzylinder 16 des Teleskopauslegers 20 eingesetzt. Allerdings kann die Übergabe auch ohne Zuhilfenahme des Wippzylinders 16 erfolgen.
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Eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übergabe des Teleskopauslegers 20 vom Mobilkran 10 an das Bauwerk 2 ist in den 10a-g dargestellt. Der Mobilkran 10 steht hierbei wie bei der zweiten Variante zunächst seitlich in Richtung Turm 2, der Teleskopausleger 20 wird senkrecht aufgewippt. Dadurch ist der Teleskopausleger 20 mit dessen Spitze um 90° gedreht zum Turm 2 ausgerichtet (10a-b). Der Mobilkran 10 ist über die Abstützzylinder 13 abgestützt. Die auf der Seite des Turms 2 befindlichen Abstützzylinder 13 werden nun eingefahren, wodurch sich der komplette Mobilkran 10 mit Teleskopausleger 20 gezielt und kontrolliert in Richtung Turm 2 neigt (10c). Dadurch richtet sich der Teleskopausleger 20 so zum Turm 2 aus, dass die Verbindungselemente 28 des Teleskopauslegers 20 an dem Rollenkopf 26 und an dem am Kragen 23 angebrachten Verstellzylinder 29 des mittleren Teleskopschusses 24 mit entsprechenden Verbindungsstellen 42' am Turm 2 verbolzt werden können (10c). Nun kann der Wippzylinder 16 vom Anlenkschuss 22 getrennt werden (10d).
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Anschließend wird die Verbindung des Anlenkschusses 22 vom Oberwagen 14 gelöst und der Anlenkschuss 22 mittels des Teleskopierzylinders 21 angehoben, wobei Unterwagen 12, Oberwagen 14, Ballast 18 und Wippzylinder 16 am Boden verbleiben (10e). Mit dem Verstellzylinder 29 am Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 lässt sich der Teleskopausleger 20 kontrolliert in Richtung des Turms 2 bewegen, sodass die Verbindungselemente 28 des Anlenkschusses 22 mit entsprechenden Verbindungsstellen 42' verbolzt werden können (10f). Die Energieversorgung sowie der Klettervorgang können analog zur ersten bzw. zweiten Variante des Verfahrens ablaufen, sodass auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird. Die Endstellung des Teleskopauslegers 20 im Steigkranbetrieb für dieses Ausführungsbeispiel ist in der 10g dargestellt.
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Eine vierte Variante des Verfahrens zur Übergabe des Teleskopauslegers 20 vom Mobilkran 10 an das Bauwerk 2 ist in den 11a-f dargestellt. Der Mobilkran 10 steht mit dem Heck in Richtung Turm 2 (11 a). Der Teleskopausleger 20 wird auf einen Winkel größer 90° aufgewippt, sodass dessen Oberseite im Wesentlichen parallel zur Außenkontur des Turms 2 verläuft, an der das Verbindungssystem 40 befestigt ist (11b). Dabei muss die Wippspitze 30 so geklappt oder verdreht werden, dass keine Kollision entsteht. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist hierfür ein Drehwerk mit Drehlager 50 und Drehantrieb 52 am Rollenkopf 26 vorgesehen, um die Wippspitze 30 um die Auslegerlängsachse drehen zu können. Der Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 weist ein Drehlager 50 auf, an dem die Abspannung 32 der Wippspitze 30 montiert ist (vgl. 11f). Ein großer Teil 18' des Oberwagenballasts 18 befindet sich vor dem Oberwagen 14 auf dem Unterwagen 12, um ein Umkippen des Mobilkrans 10 nach hinten zu verhindern. Dadurch ist der Teleskopausleger 20 mit dessen Oberseite in Richtung des Verbindungssystems 40 ausgerichtet, wobei die Unterseite des Rollenkopfs 26 vom Turm 2 weg zeigt.
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Der Teleskopausleger 20 wird über Verbindungselemente 28 am Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 und am Rollenkopf 26 direkt mit Verbindungsstellen 42` am Turm 2 verbunden. Anschließend wird der Wippzylinder 16 am Anlenkschuss 22 ausgebolzt (11 c). Nun kann der Teleskopausleger 20 vom Oberwagen 14 getrennt und der Anlenkschuss 22 mittels Teleskopierzylinder 21 über den Ballast 18 gehoben werden (11d). Über den Verstellzylinder 29 am Kragen 23 des mittleren Teleskopschusses 24 lässt sich der Teleskopausleger 20 kontrolliert in Richtung Turm 2 bewegen und dort die Verbindungselemente 28 des Anlenkschusses 22 mit entsprechenden Verbindungsstellen 42' fest verbolzen (11e). Die Energieversorgung sowie der Klettervorgang können analog zu den anderen Varianten des Verfahrens ablaufen, sodass auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird. Die Endstellung des Teleskopauslegers 20 im Steigkranbetrieb für dieses Ausführungsbeispiel ist in der 11f dargestellt.
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Das erfindungsgemäße Kransystem umfassend den Mobilkran 10 mit dem abbaubaren Teleskopausleger 20 und das Verbindungssystem 40 kann insbesondere Vorteile beim Bau von Windkraftanlagen mit großen Nabenhöhen bei gleichzeitig beengten Platzverhältnissen ausspielen, da lediglich ein einzelner Mobilkran 10 mit relativ kurzem Teleskopausleger 20 (nur zwei innere Teleskopschüsse 24, 25) zum Einsatz kommt. Dabei ist ein schnelles, einfaches und flexibles Verfahren von Baustelle zu Baustelle mit geringerem Transport und Montageaufwand möglich, da nur zum Setzen der unteren Turmsegmente 3 relativ wenig Ballast 18 benötigt wird. Auch ein Abspannen des Teleskopauslegers 20 kann entfallen, da im Steigkranbetrieb die Belastungen des Hubes über die Verbindungsstellen 42' in die Stützstruktur 2 der aufzubauenden Anlage eingeleitet werden. Diese steife Verbindung zwischen Stützstruktur 2 und Teleskopausleger 20 lässt auch Hubarbeiten bei höheren Windgeschwindigkeiten zu. Auch die Profilquerschnitte des Teleskopauslegers 20 können kleiner gehalten werden, da sich beim selbstkletternden Teleskopkran 20 mit zunehmender Hubhöhe das Kräftepaar resultierend aus dem Lastmoment nicht vergrößert.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Windkraftanlage
- 2
- Bauwerk / Stützstruktur / Turm
- 3
- Turmsegment
- 4
- Fundament
- 10
- Mobilkran
- 12
- Unterwagen
- 13
- Abstützzylinder
- 14
- Oberwagen
- 16
- Wippzylinder
- 17
- Lagerbuchse
- 18
- Ballast
- 18'
- Teil des Ballasts
- 19
- Hubseil
- 20
- Teleskopausleger
- 21
- Teleskopierzylinder
- 22
- Anlenkschuss
- 23
- Kragen
- 24
- Erster Teleskopschuss
- 25
- Zweiter Teleskopschuss
- 26
- Rollenkopf
- 27
- Verbindungsbereich
- 28
- Verbindungselement
- 29
- Verstelleinheit
- 30
- Auslegerverlängerung (Wippspitze)
- 32
- Abspannung
- 34
- Rückfallpresse
- 35
- Basisstück
- 36
- Ausleger
- 38
- Hubseilwinde
- 40
- Verbindungssystem
- 42
- Verbindungsstelle
- 50
- Drehlager
- 52
- Drehantrieb
- 60
- Energieversorgungseinheit
- 61
- Hydraulikpumpe
- 62
- Hydrauliktank
- 63
- Elektromotor
- 64
- Energieversorgungsleitung
- 65
- Ventilblock
- 66
- Klemmenkasten
- 67
- Lagerstelle
