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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verankern von Gegenständen im Untergrund mit einem Gestell nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Diese Art von Verankerungsvorrichtungen wird vor allem dort eingesetzt, wo ein Abstand zwischen einem zu installierendem Gegenstand und dem Untergrund vorteilhaft ist. Der durch das Gestell hergestellte Abstand zum Untergrund ermöglicht es zum Beispiel den verankerten Gegenstand vor Feuchtigkeit zu schützen. Weiterhin kann es insbesondere bei technischen Anlagen sinnvoll sein, diese mit einer solchen Vorrichtung zu verankern, um sie für die Installation, Wartung oder Reparatur optimal zugänglich zu gestalten. Auch können die technischen Anlagen beweglich sein, so dass sie einen Bewegungsfreiraum benötigen, der durch eine derartige Verankerungsvorrichtung sichergestellt werden kann.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung wird in der
DE 20 2006 004 747 offenbart, in der ein Sockel eine Mehrzahl stabförmiger Elemente aufweist. Die stabförmigen Elemente sind fachwerkartig angeordnet und sorgen so für eine optimale Lastaufnahme und Krafteinleitung in die Drehfundamente, die den Sockel im Boden verankern.
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Problematisch ist jedoch, dass bei Abstützung eines Gegenstands auf einer Mehrzahl dieser Vorrichtungen entweder der Untergrund für die Verankerung vorzubereiten ist oder mehrere angepasste Vorrichtungen konstruiert und hergestellt werden müssen. Dies verursacht zusätzliche unerwünschte Kosten. Des Weiteren führen Ungenauigkeiten in der Positionierung bei Befestigung des Gegenstandes zu zusätzlichen Spannungen im Gegenstand und in den Vorrichtungen. Diese inneren Spannungen können zu einer Beschädigung des Gegenstandes und/oder der Vorrichtung führen. Auch kann es passieren, dass der Gegenstand seine Funktion überhaupt nicht mehr oder nur eingeschränkt ausführen kann. Eine solche Funktion könnte zum Beispiel eine Rotationsbewegung sein, die durch eine Verspannung einer Welle erschwert oder verhindert wird, da ihre Lagerung aufgrund innerer Spannungen nicht mehr entsprechend fluchtet. Weiterhin besteht die Gefahr, dass sich innere Spannungen über eine Relaxation des Untergrunds abbauen und es so zu einer Lockerung der Verankerung des Gestells im Untergrund kommt.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Verankerungsvorrichtung mit einem Gestell zur Verfügung zu stellen, bei der eine aufwändige Vorbereitung des Untergrundes vor ihrer Installation vermieden wird. Insbesondere bei Einsatz einer Mehrzahl derartiger sich ergänzender Vorrichtungen ist es wichtig, dass möglichst keine inneren Spannungen bei der Befestigung des Gegenstandes an den Verankerungsvorrichtungen auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und zusätzliche Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht die Vorrichtung zum Verankern von Gegenständen im Untergrund aus einem Gestell, welches aus mindestens drei fachwerkartig angeordneten stabförmigen Elementen zusammengesetzt ist. Mindestens eines dieser stabförmigen Elemente hat eine einstellbare Länge, so dass die Vorrichtung in ihrer Gesamthöhe verstellbar ist. Der zu installierende Gegenstand ist vorzugsweise an der vom Untergrund abgewandten Seite bzw. Oberseite des Gestells befestigt. Zur Verankerung im Untergrund ist das Gestell mit mindestens einem Drehfundament verbunden.
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Die drei fachwerkartig miteinander verbundenen Elemente haben den Vorteil, dass die von dem Gegenstand auf das Gestell ausgeübten Kräfte vorwiegend als Zug- und Druckkräfte in diesen Elementen wirken. Die Längen mindestens eines der stabförmigen Elemente ist veränderbar und ermöglicht so eine Änderung der Höhe der Vorrichtung. Dies Eigenschaft erlaubt eine Positionierung des Gegenstands mit Hilfe des Gestells, so dass auf eine Anpassung des Untergrunds auf die Installationserfordernisse des Gegenstands größtenteils verzichtet werden kann. Dieser Vorteil ergibt sich sowohl bei Installation von nur einer Vorrichtung, als auch bei der Installation mehrerer sich ergänzender erfindungsgemäßer Vorrichtungen. Wird der Gegenstand von einer Mehrzahl dieser Vorrichtungen getragen, so hat die Erfindung zusätzlich den Vorteil, dass jedes der Gestelle individuell auf die durch den Untergrund notwendige Höhe eingestellt werden kann, beispielsweise um ein gleichmäßiges Abstützen des installierten Gegenstands zu gewährleisten.
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Der in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gewählte Aufbau stabförmiger Elemente aus mindestens zwei in Längsrichtung ineinanderlaufender Profile macht die Länge der Elemente anpassbar. Die Länge dieser stabförmigen Elemente ist dabei abhängig von der relativen Position der Profile zueinander. Dabei handelt es sich bei den Profilen bevorzugt um U-Profile aus Metall. In der für die Verankerung des Gegenstandes gewünschten Position werden die ineinanderlaufenden Profile zueinander fixiert, so dass keine weitere Relativbewegung durchführbar ist. Dies wird durch einen Klemmmechanismus und/oder über die Verriegelung mit Hilfe von Verbindungselementen erreicht. Im Fall der Verriegelung über Verbindungselemente befinden sich mindestens zwei Löcher entlang der ineinander laufenden Profile, wobei mindestens zwei dieser Löcher in unterschiedlichen Profilen des stabförmigen Elements liegen müssen. Eine Verriegelung der Profile miteinander ist immer dann möglich, wenn jeweils mindestens ein Loch in zwei ineinanderlaufenden Profilen fluchten, so dass sie von einem Verbindungselement verbunden werden können. Bei einer Mehrzahl von Löchern in mindestens einem der Profile ist somit eine stufenweise Verstellung der Höhe der Vorrichtung möglich. Die Ausführung der Längenänderung über einen Klemmmechanismus und/oder Verbindungselemente hat den Vorteil, dass die Einstellung der Höhe erst bei der Endmontage am Installationsstandort stattfinden kann.
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Die Verwendung von ineinanderlaufenden Profilen für die stabförmigen Elemente veränderbarer Länge hat den Vorteil, dass derartige Profile genormt, in großer Stückzahl und kostengünstig erhältlich sind. Ihre Verarbeitung ist für den Fachmann ohne besondere Kenntnisse möglich. Sie können für die Fertigung des Gestells vorzugsweise verschraubt, aber auch zum Beispiel mit Hilfe von Schweiß oder Klemmverbindungen verbunden werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zur Befestigung des Gestells an den Drehfundamenten in einem der stabförmigen Elemente mindestens ein Loch eingebracht. Die Löcher sind dabei vorzugsweise als Langlöcher ausgeführt, so dass das Gestell relativ zu seiner Verankerung verschiebbar und fixierbar ist. Dies hat den Vorteil, dass das Gestell nicht nur in der Höhe, sondern auch relativ zum Untergrund und/oder zu anderen Gestellen justiert werden kann. Im Falle der Ausführung der Löcher als Langlöcher ist diese Justierung stufenlos möglich.
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Weiterhin ist bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung an dem Gestell eine Halterung angebracht. Die Halterung umfasst dabei ein Halterungsprofil, vorzugsweise ein Rohr, mit dem der Gegenstand über das Gestell und die Drehfundamente im Untergrund verankert werden kann. Ein solches Halterungsprofil ermöglicht außerdem eine einfache und schnelle Verbindung des Gegenstandes mit dem Gestell.
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Die Halterung ist weiterhin so ausgeführt, dass sie über eine Achse neigbar ist. Die Neigung der Halterung ist über eine Verriegelung, beispielsweise ein Verbindungselement umfassend, fixierbar. Der Neigungsmechanismus ist dabei vorzugsweise als kreisbogenförmiges Langloch ausgeführt. Im Zentrum des kreisbogenförmigen Langlochs befindet sich eine Neigungsachse.
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Durch die verstellbare Neigung der Halterung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Halterung und damit das Gestell mit einem weiteren Freiheitsgrad auszurichten. Insbesondere bei der Verwendung von mehreren Gestellen gewährleistet diese Eigenschaft eine verbesserte Ausrichtung der Gestelle zueinander. Insbesondere in Kombination mit den bereits genannten weiteren Mitteln zur Ausrichtung der Vorrichtung kann sichergestellt werden, dass die Halterungsprofile miteinander fluchten und somit beispielsweise als Aufnahme zur Lagerung einer Welle dienen können.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist diese zumindest teilweise über Verbindungselemente montierbar ausgeführt. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die Vorrichtung platzsparend in Einzelteilen oder vormontiert zum Installationsort transportiert werden kann. Weiterhin ist die Vorrichtung so als Baukastensystems ausführbar, so dass ihrer Größe einfach an die Erfordernisse des jeweiligen Installationsortes angepasst werden können.
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In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird vorzugsweise eine Photovoltaikanlage, welche mindestens ein Photovoltaikelement umfasst, mit dem Untergrund verbunden. Für diesen Einsatz ist die Erfindung besonders vorteilhaft. Gerade bei derartigen Anlagen ist es wichtig, diese für eine hohe Energieausbeute möglichst genau auszurichten und zwar auch bei ungünstigen und unebenen Untergründen. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise weiterhin möglich, die Photovoltaikelemente auf einer Welle zu befestigen, die über eine Halterung drehbar gelagert ist und so die Photovoltaikelemente der Sonne nachzuführen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die gesamte oder zumindest ein Teil der Vorrichtung, insbesondere die Drehfundamente, zum Schutz gegen Umwelteinflüsse mit einer Beschichtung versehen und/oder besteht zumindest abschnittsweise aus einer dies gewährleistenden Legierung. Derartige Beschichtungen oder Legierungen eröffnen die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in Umgebungen einzusetzen, in denen sich sonst Umwelteinflüsse negativ auf die Standzeit der Vorrichtungen auswirken würden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1: Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Verankern von Gegenständen im Untergrund.
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2: Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Verankern von Gegenständen im Untergrund.
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3: Detailansicht einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Verankern von Gegenständen im Untergrund.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
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1 bis 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 dient zum Verankern von Gegenständen mit Hilfe von Drehfundamenten 2 über ein Gestell 10. Zum Ausrichten der Vorrichtung 1 für den zu verankernden Gegenstand besitzt diese mehrere einstellbare Freiheitsgrade.
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In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die Vorrichtung 1 aus drei stabförmigen Elementen 11 bzw. 20. Zwei stabförmige Elemente 20 sind in ihrer Länge verstellbar ausgeführt. Das dritte stabförmige Element 11 hat hingegen eine fixe Länge und befindet sich vorzugsweise parallel zum Untergrund. Es ist allerdings auch vorstellbar, dass es die Neigung des Untergrunds erforderlich macht, das stabförmige Element 11 in einem Winkel relativ zum Untergrund zu positionieren, um es auf diese Weise horizontal auszurichten.
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Das bodennahe stabförmige Element 11 in der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführung ist über zwei Drehfundamente 2 im Untergrund verankert. Die Drehfundamente 2 sind bevorzugt im äußeren Bereich des stabförmigen Elements 11 über ein Langloch 12 und Verbindungselemente mit diesem verbunden (siehe 3). Es ist auch denkbar, die Vorrichtung 1 mit nur einem Drehfundament 2 zu verankern, um so einen zusätzlichen rotatorischen Freiheitsgrad um die z-Achse zur Justierung der Halterung 30 zu erhalten.
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Die beiden in ihrer Länge verstellbaren stabförmigen Elemente 20 sind jeweils mit einem äußeren Ende des stabförmigen Elements 11 über Verbindungselemente fachwerkartig gelenkig miteinander verbunden. Die beiden anderen Enden der stabförmigen Elemente 20 laufen bei einem Verbindungsprofil 26 zusammen, mit dem sie über Verbindungselemente verschraubt sind. Somit bilden die drei stabförmigen Elemente 11 bzw. 20 das dreieckige Grundelement eines Fachwerks, dessen Spitze in z-Richtung (siehe 1) zeigt.
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In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist es denkbar, das in 1 gezeigte Gestell 10 um weitere dreieckige Grundelemente zu erweitern. Weiterhin ist es möglich, nur eines der stabförmigen Elemente in seiner Länge veränderbar auszuführen, bevorzugt das bodennahe stabförmige Element. Bei einer derartigen Ausführungsform würde eine Verkürzung des stabförmigen Elements die Gesamthöhe der Vorrichtung erhöhen und umgekehrt.
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Die Längenänderung der stabförmigen Elemente 20 wird in der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform mit Verbindungselementen 24 sowie ineinander laufenden Profilen 21 und 22 ermöglicht. Dazu befinden sich entlang beider Profile 21 und 22 Durchgangslöcher 25, wobei mindestens eines der Profile 21 und/oder 22 mindestens zwei Durchgangslöcher 25 aufweist. Die Durchgangslöcher 25 der ineinanderlaufenden Profile 21 und 22 fluchten nur in durch die Lage der Durchgangslöcher 25 vorgegebenen Positionen, so dass die Länge der stabförmigen Elemente 20 stufenweise verstellbar ist. Die gewünschte Länge der stabförmigen Elemente 20 wird in dieser Ausführungsform mit mindestens einem Verbindungselement 24 über einen Formschluss fixiert.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist es denkbar, mindestens eines der Durchgangslöcher 25 in einem der beiden Profile 21 und/oder 22 als Langloch auszuführen. Dies führt zu einer stufenlos ausführbaren Längenänderung der stabförmigen Elemente 20. Die geforderte Installationslänge wird in dieser Ausführungsform über einen Reibschluss des inneren Profils 22 mit dem äußeren Profil 21 erreicht, wobei die dafür notwendige Normalkraft mit Hilfe von mindestens einem Verbindungselement 25 aufgebracht wird.
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Bei der in den 1 und 2 gezeigten vorteilhaften Ausführungsform bewirkt eine gleichmäßige Längenänderung der beiden stabförmigen Elemente 20 eine Veränderung der Gesamthöhe der Vorrichtung 1. Eine ungleiche Längenänderung der stabförmigen Elemente 20 bewirkt hingegen eine gleichzeitige Verschiebung der Halterung 30 in x-Richtung und y-Richtung bei gleichzeitiger Rotation um die y-Achse, welches beispielsweise bei einem geneigten Untergrund für eine Ausrichtung der Vorrichtung 1 von Vorteil sein kann.
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Die am oberen Ende des Gestells 10 befindliche Halterung 30 ist in der in den 1 und 2 vorliegenden Ausführungsform neigbar ausgeführt. Der Neigungsmechanismus umfasst dabei ein fixes Neigungsblech 35 verbunden mit dem Verbindungsprofil 26, ein bewegliches Neigungsblech 36 mit einem daran angebrachten Halterungsprofil 31 und einer Neigungsachse 32. Dementsprechend ist das Halterungsprofil 31 über die Neigungsachse 32 rotierbar. Mit der Neigungsachse 32 als Mittelpunkt ist vorzugsweise mindestens im beweglichen Neigungsblech 36 ein auf einem Kreisbogen verlaufendes Langloch 34 eingebracht. Über dieses kreisbogenförmige Langloch 34, welches mit einem in das fixe Neigungsblech 35 eingebrachten Loch fluchtet, kann eine eingestellte Neigung mit Hilfe eines Verbindungselements 33 fixiert werden.
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In einer anderen Ausführungsform ist es denkbar, das Langloch 34 durch mehrere kreisförmige Löcher zu ersetzen. Auch ist es möglich, die Neigungsachse ebenfalls durch ein kreisbogenförmiges Langloch oder kreisförmig angeordnete Löcher zu ersetzen. Bei einer solchen Anordnung wäre eine Neigungsachse nur virtuell im Mittelpunkte der Lochanordnung vorhanden.
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Weiterhin kann die Halterung 30 auch aus einer Mehrzahl von fixen Neigungsblechen 35 und/oder beweglichen Neigungsblechen 36 bestehen. So hat beispielsweise ein zwischen zwei fixen Neigungsblechen 35 angeordnetes bewegliches Neigungsblech 36 den Vorteil, dass es eine symmetrische Krafteinleitung gewährleistet.
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Zusammengefasst ist die in den 1 bis 3 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 montierbar, wobei auch eine Vormontage, beispielsweise der Halterung 30, von Vorteil sein kann. Weiterhin ermöglicht die Vorrichtung nach erfolgtem Einbringen der Drehfundamente 2 in den Untergrund weiterhin eine Justierung der Halterung 30 in x- und z-Richtung, sowie um die x-Achse (siehe 2).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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