-
Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Gitterträger
eines Kranauslegers oder -turms, mit mehreren sich im wesentlichen
parallel zur Trägerlängsachse
erstreckenden Eckstielen sowie einer Vielzahl von Quergurten, die
die Eckstiele miteinander verbinden, wobei die Eckstiele von Gurtrohren
aus Stahl gebildet werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Gitterträgers, bei dem die Eckstiele
mit den Quergurten verschweißt
werden.
-
Kranausleger können aus fachwerkartigen Gitterträgern zusammengesetzt
sein, die üblicherweise
vier Eckstiele sowie eine Vielzahl von diese verbindenden Quergurten
aufweisen. Die Gitterträger
bzw. Gitterträgerstücke werden
an den Enden der Eckstiele miteinander verbolzt, so dass Stück für Stück der Ausleger
zusammengesetzt wird. Um die hohen Biege- und Knicklasten aufnehmen
zu können,
bestehen die Eckstiele üblicherweise
aus Gurtrohren aus hochfesten Stählen.
Soll die Festigkeit weiter erhöht
werden, können
Gurtrohre mit größerem Durchmesser
und/oder größerer Wandstärke Verwendung
finden. Dies bringt jedoch andererseits mehr Gewicht der Gitterträger mit
sich, so dass bei großen
Auslegerlängen
eine be trächtliche
Eigenbelastung der Gitterträger
zusammenkommt und die Nettotraglast vermindert wird.
-
Es wurde bereits angedacht, die Gurtrohre aus
anderen, noch bruchfesteren Materialen mit geringem Gewicht zu fertigen,
um noch höhere
Traglasten zu erreichen. Dies ist jedoch bislang wirtschaftlich nicht
machbar gewesen. Abgesehen vom hohen Preis solcher bruchfesten Leichtbaumaterialien
besteht ein besonderes Problem darin, dass die Eckstiele dann nicht
mehr einfach mit den Quergurten verschweißt werden können, wodurch spezielle Muffenstücke erforderlich
werden und zusätzliche
teure Fügeschritte
gemacht werden müssen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Gitterträger sowie
ein verbessertes Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, die
die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und letzteren in
vorteilhafter Weise weiterbilden. Vorzugsweise soll mit wirtschaftlich machbaren
Mitteln eine weitere Traglasterhöhung
erreicht werden.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen
Gitterträger
gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe durch ein Herstellverfahren
gemäß Patentanspruch
7 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß werden die Gurtrohre der Eckstiele
also inwandig durch faserverstärkten Kunststoff
verstärkt.
Die Gurtrohre besitzen eine Gurtrohrverstärkung aus faserverstärktem Kunststoff,
die mit der Innenwandung der Stahlgurtrohre fest verbunden ist.
Durch das Einbringen der Gurtrohrverstärkung aus leichtem faserverstärktem Kunststoff mit
einem hohen Elastizitätsmodul
kann die Knicksteifigkeit und damit die Traglast des Gitterträgers weiter
erhöht
werden. Zugleich bleibt die günstige Verarbeitbarkeit
und Unempfindlichkeit des Gitterträgers erhalten. Die empfindliche
Faserverstärkung
ist im Inneren der Gurtrohre geschützt angeordnet. Zudem können die
Stahlgurtrohre weiterhin mit den Quergurten verschweißt werden.
-
Vorzugsweise bildet die Gurtrohrverstärkung dabei
einen inneren Rohrmantel, der vollflächig mit dem außen liegenden
Stahlrohrmantel des jeweiligen Gurtrohres verbunden ist. Die Gurtrohre
der Eckstiele besitzen somit einen zweischaligen Aufbau, bei dem
die innenliegende faserverstärkte
Kunststoffschicht und die außen
liegende Stahlschicht fest miteinanderverbunden sind.
-
In verfahrenstechnischer Hinsicht
zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass zunächst die Quergurte
des Gitterträgers
mit den Eckstielen verschweißt
werden. Erst in einem folgenden Schritt werden rohrförmige Verstärkungsrohlinge,
so genannte Prepegs aus faserverstärktem Werkstoff in die Gurtrohre
der Eckstiele eingeschoben. Sodann wird ein vorzugsweise stangenförmiges Aufweitwerkzeug
in die rohrförmigen
Verstärkungsrohlinge
eingeführt,
mittels dessen die Verstärkungsrohlinge
aufgeweitet und gegen die Innenwandung der Gurtrohre angedrückt werden.
Sodann werden die Verstärkungsrohlinge
ausgehärtet.
Das Aufweitwerkzeug kann gegebenenfalls auch als Einschiebewerkzeug dienen,
das heißt
die Prepegs werden auf dem Aufweitwerkzeug angeordnet und mit diesem
in die Eckstiele eingeschoben. Insofern als die Faserverstärkung der
Gurtrohre erst nach dem Zusammenschweißen des Gitterträgers erfolgt,
kann die Schweißhitze
die Gurtrohrverstärkungen
nicht beschädigen.
-
Die erfindungsgemäße Gurtrohrverstärkung aus
faserverstärktem
Kunststoff besitzt den großen Vorteil,
dass an sich gleiche Gurtrohre für
Gitterträger unterschiedlicher
Längen
und Tragfähigkeiten
verwendet werden können.
Die notwendige Steifigkeit und Traglast wird durch die Gurtrohrverstärkung erreicht,
die an die jeweilige Aufgabe angepasst wird. Insbesondere können dickere
Gurtrohrverstärkungen eingebracht
werden, um größere Festigkeiten
zu erreichen. Hierdurch verringert sich die Lagerhaltung bezüglich der
zu bevorratenden Gurtrohre beträchtlich,
da auch für
eine variantenreiche Fertigung von Gitterträgern nur ein Typ von Gurtrohren
bereit gehalten werden muss.
-
In Weiterbildung der Erfindung besteht
die Gurtrohrverstärkung
aus Kohlefasern, die in einer Kunststoffmatrix vorzugsweise aus
aushärtbarem Kunststoff
eingebettet sind. Grundsätzlich
können verschiedene
Typen von Kohlefaserarmierungen Verwendung finden. So können Kohlefasermatten mit
kürzeren,
in unterschiedlichste Richtungen weisenden Fäden laminiert werden. Vorteilhafterweise können Kohlefaserverstärkungen
mit gerichteten Fäden
eingesetzt werden, wobei vorzugsweise Kohlefasergewebe in den Gurtrohrverstärkungen
enthalten ist. Das Matrixmaterial, mit dem die Karbonfasern laminiert
werden, können
vorzugsweise verschiedene Kunstharze, wie z. B. Epoxydharz sein.
-
Um eine gute Verbindung zwischen
der Gurtrohrverstärkung
aus faserverstärktem
Kunststoff und den Stahlgurtrohren zu erreichen, wird in Weiterbildung
der Erfindung die Innenwandung der Gurtrohre vor dem Einschieben
der Verstärkungsrohlinge
gereinigt. Hierzu kann ein stangenförmiges Reinigungswerkzeug im
Inneren der Gurtrohre hin und her bewegt werden. Es können auch
chemische Reinigungsmittel aufgebracht werden. Sodann wird vorteilhafterweise
die Innenwandung der Gurtrohre mit Klebstoff beschichtet. Hier kann
beispielsweise das Matrixmaterial, das heißt das Kunstharz der Verstärkungs-Prepegs
aufgesprüht
werden.
-
Zum Aufweiten der Verstärkungsrohlinge
ist vorzugsweise das dazu verwende stangenförmige Aufweitwerkzeug selbst
aufweitbar, so dass gegenüberliegende
Segment durch gegenläufigen
Druck gleichzeitig an die Innenwandung der Gurtrohre angedrückt wird.
Um ein gleichmäßiges Andrücken zu erreichen,
kann Vorteilhafterweise ein aufblasbarer Gassack in das Innere der
Verstärkungsrohlinge
eingeführt
und sodann aufgeblasen werden.
-
Die Gurtrohrverstärkung aus faserverstärktem Kunststoff
erstreckt sich vorteilhafterweise im wesentlichen über die
gesamte Länge
der Eckstiele. Vorzugsweise bleiben lediglich die Endanschlussstücke der
Eckstiele von der Gurtrohrverstärkung
ausgespart. Die genannten Endanschlussstücke der Eckstiele können nach
der Faserverstärkung
der Gurtrohre an diese angeschweißt werden. Das Aussparen der
Endanschlussstücke
von der Gurtrohrverstärkung
wirkt sich nicht nachteilig auf die Tragfähigkeit des gesamten Auslegers
aus, da die Eckstiele am knickgefährdetsten jeweils in der Mitte
zwischen den Anschweißpunkten
von Quergurten sind. Üblicherweise
sind Quergurte jedoch in unmittelbarer Nähe der Endanschlussstücke an den
Eckstielen angeschweißt,
so dass dort keine Gefahr des Ausknickens besteht.
-
Die Quergurte selbst können aus
herkömmlichen
Stahlgurten bestehen und brauchen keine Gurtrohrverstärkung aus
faserverstärktem
Kunststoff aufweisen, da letztlich die Knicksteifigkeit des Gitterträgers von
den Eckstielen bestimmt wird. Die Ausbildung der Quergurte frei
von einer Faserverstärkung erleichtert
die Fertigung des Gitterträgers,
insbesondere das Fügen
der Quergurte mit den Längsgurten.
-
Die Erfindung wird nachfolgend an
Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und zugehöriger
Zeichnungen näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
-
1:
eine Seitenansicht eines Raupenkrans, dessen Ausleger jeweils aus
mehreren aufeinandergesetzten erfindungsgemäßen Gitterträgern bzw.
Gitterträgerstücken bestehen,
-
2:
eine perspektivische Ansicht eines Gitterträgerstücks des Kranauslegers aus 1, und
-
3:
einen Schnitt durch ein einen Eckstiel des Gitterträgers aus 2 bildenden Gurtrohres, wobei 3a die in das Gurtrohr eingeschobene Gurtrohrverstärkung vor
deren Aufweitung und 3b das
fertig verstärkte
Gurtrohr zeigt.
-
1 zeigt
einen Raupenkran 1 mit einem auf dem Unterwagen 2 um
eine aufrechte Achse drehbar gelagerten Oberwagen 3, der
einen Ausleger trägt.
Der Ausleger umfasst dabei einen wippbar am Oberwagen 3 angelenkten
Hauptausleger 4, an dessen Spitze ein Nadelausleger 5 ebenfalls
um eine horizontale Achse wippbar angelenkt ist. Die Ausleger werden über eine
Abspannung gehalten.
-
Sowohl der Hauptausleger 4 als
auch der Nadelausleger 5 sind aus mehreren fachwerkartigen Gitterträgern bzw.
Gitterträgerstücken 6 zusammengesetzt.
Einen solchen Gitterträger
zeigt 2, der aus in
der gezeichneten Ausführung
vier Eckstielen 7, die parallel zur Längsrichtung des Auslegers verlaufen,
sowie einer Vielzahl von Quergurten 8 besteht. Die Quergurte 8 verbinden
jeweils zwei Eckstiele 7 miteinander, wobei die Eckstiele 7 mit
den Quergurten 8 verschweißt werden.
-
Die Eckgurte 8 bestehen
dabei aus Stahl. Die Eckstiele 7 werden von Gurtrohren
ebenfalls aus Stahl gebildet, die zunächst unverstärkt sind,
das heißt
mit den Quergurten 8 verschweißt werden, ohne dass sie faserverstärkt werden.
-
Nach dem Zusammenschweißen der
Quergurte 8 mit den Eckstielen 7 werden in die
Gurtrohre der Eckstiel 7 ebenfalls rohrförmige Kohlefaserrohlinge 9 eingeschoben.
Hierzu werden die Kohlefaserrohlinge 9 zuvor auf ein stangenförmiges Aufweitwerkzeug 10 gesteckt,
mit dem sie dann in das Innere Eckstiele 7 eingeschoben
werden.
-
Zuvor wurde die Innenwandung der
Eckstiele 7 gründlich
gereinigt, so dass die Oberfläche
fettfrei ist und auch keine weiteren die Verbindung mit der Armierung
zu verschlechternde Verunreinigungen aufweist. Nach dem Reinigungsschritt
wurde sodann ein Kunstharz auf die Innenwandung der Eckstiele 7 gesprüht, ebenfalls
bevor die Kohlefaserrohlinge 9 eingeschoben werden.
-
Die Kohlefaserrohlinge 9 besitzen
zunächst einen
Außendurchmesser,
der kleiner ist als der Innendurchmesser der Gurtrohre der Eckstiele 7.
Wie 3 anzeigt, ist zwischen
den Kohlefaserrohlingen 9 und den Eckstielen 7 ein
Ringspalt. Dies erleichtert das Einführen der Rohlinge beträchtlich.
-
Sodann werden die Kohlefaserrohlinge 9 aufgeweitet
und gegen die Innenwandung der Eckstiele 7 gedrückt. Das
hierzu verwendete Aufweitwerkzeug umfasst vorteil hafterweise einen
Druckgassack 11, der aufgeblasen werden kann und hierdurch
seinen Durchmesser erweitert. Mit einem solchen Druckgassack 11 werden
die Kohlefaserrohlinge 9 gleichmäßig gegen die Innenwandung
der Eckstiele 7 gedrückt.
Vorteilhalfterweise werden Gurtrohre mit kreisringförmigem Querschnitt
verwendet. Hierdurch können
die Kohlefaserrohlinge im Gegensatz zu Gurtrohren im eckigen Querschnitten
gleichmäßig angedrückt werden.
-
Sodann werden die Kohlefaserrohlinge 9 ausgehärtet, das
heißt,
das Matrixmaterial wird zur Reaktion gebraucht. Dies kann durch
Beaufschlagung der Eckstiele 7 mit Wärme ausgelöst oder unterstützt werden.
Die Kohlefaserrohlinge 9 können sozusagen gebacken werden,
um die Aushärtung
zu beschleunigen.
-
Im fertig ausgehärteten Zustand bestehen die
Eckstiele 7 aus einem zweischaligen Gurtrohr. Die Außenschale
wird von der Stahlwandung des eigentlichen Gurtrohrs gebildet. Die
Innenschale wird von dem kohlefaserverstärkten Kunststoff-Rohrmantel gebildet.
Die Innenschale, die die Gurtrohrverstärkung 12 bildet, ist
vollflächig
fest mit der Innenwandung des Stahlrohrs der Eckstiele 7 verbunden
und erhöht
dessen Knicksteifigkeit beträchtlich.
-
Schließlich können die an sich bekannten Endanschlussstücke auf
die Enden der Stahlrohre der Eckstiele 7 geschweißt werden,
um mehrere Gitterträger
bzw. Gitterträgerstücke aufeinander
setzen zu können,
um hierdurch den in 1 gezeigten Ausleger
aufbauen zu können.