DE202016103896U1

DE202016103896U1 - Befestigungseinrichtung für eine Leitung

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Publication number: DE202016103896U1
Application number: DE202016103896.0U
Authority: DE
Original assignee: AMS GmbH; Sek Eng GmbH; Sek Engineering GmbH
Current assignee: AMS GmbH; Sek Eng GmbH; Sek Engineering GmbH
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2016-10-21
Anticipated expiration: 2026-07-20

Abstract

Befestigungseinrichtung (100) zum Befestigen einer Leitung (200) mit einer Armierung (210) an ihrer Peripherie an einem Festland (300), aufweisend: eine erste Lochplatte (110) mit einer ersten Öffnung (112), eine zweite Lochplatte (120) mit einer zweiten Öffnung (122); wobei die erste und die zweite Öffnung einen Kanal zum Durchführen der Leitung repräsentieren; eine Mehrzahl von Distanzstücken (130), wobei die erste und die zweite Lochplatte (110, 120) über die zwischengeschalteten Distanzstücke (130) beabstandet miteinander verbunden sind, und eine Halteeinrichtung (150) zum Halten der Leitung (200) entgegen der Gewichtskraft in der Befestigungseinrichtung, wobei die Halteeinrichtung (150) in Form einer Mehrzahl von Spannbacken (152) ausgebildet ist zum lösbaren Einspannen der Leitung (200) in dem Kanal an ihrer Peripherie, und wobei die Spannbacken (152) über den Umfang des Kanals verteilt angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (152) keilförmig ausgebildet sind zum lösbaren Festklemmen der Leitung (200) in dem Kanal, in radialer Richtung abgestützt durch die Distanzstücke (130).

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen einer Leitung mit einer Armierung an ihrer Peripherie an einem Festland. Bei dem Festland handelt es sich beispielsweise um eine Windkraftanlage, insbesondere den Turm einer Windkraftanlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung, eine Windkraftanlage mit der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung.
Eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen einer Leitung in Form eines elektrischen Kabels mit einer Armierung an seiner Peripherie ist im Stand der Technik z. B. aus der deutschen Patentschrift DE 10 2011 109 328 B3 bekannt. Konkret offenbart die in der Patentschrift beschriebene Befestigungseinrichtung eine erste Lochplatte mit einer ersten Öffnung und eine zweite Lochplatte mit einer zweiten Öffnung, welche über eine Mehrzahl von Distanzstücken beabstandet zueinander miteinander verbunden sind. Die Befestigungseinrichtung kann über die Distanzstücke oder die erste Lochplatte oder die zweite Lochplatte an einem Festland befestigt sein. Weiterhin umfasst die aus der Patentschrift bekannte Befestigungseinrichtung eine Halteeinrichtung zum Halten der durch die erste und zweite Öffnung geführten Leitung in der Befestigungseinrichtung, indem die von der Leitung gelöste Armierung im Bereich der zweiten Lochplatte festgeklemmt wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Leitung von den Drähten ihrer Armierung gehalten in der Befestigungseinrichtung hängen kann, ohne aufgrund der Schwerkraft herauszufallen. Bei der Leitung gemäß der besagten deutschen Patentschrift handelt es sich beispielsweise um ein elektrisches Starkstromkabel.
Die Montage der Leitung in einer solchen bekannten Befestigungseinrichtung erfolgt nach folgenden Verfahrensschritten:

a) Hochziehen der Leitung mit Hilfe eines an einem freien Ende der Leitung befestigten Zugseiles zunächst durch die Öffnung der ersten und dann durch die Öffnung der zweiten Lochplatte;
b) temporäres Halten der Leitung innerhalb der Befestigungseinrichtung mit Hilfe einer Halteeinrichtung in Form von Klemmschellen und Spannbacken, die um den Umfang der Leitung gespannt sind und sich auf der ersten Lochplatte abstützen;
c) Entfernen des Zugseiles von der Leitung, so dass die Leitung dann alleine von der Halteeinrichtung temporär gehalten wird;
d) Öffnen des freien Endes der Leitung oberhalb der zweiten Lochplatte so, dass die Armierung der Leitung freigelegt wird;
e) permanentes, aber vorzugsweise lösbares Festklemmen der Armierung im Bereich der zweiten Lochplatte mit Hilfe einer weiteren bzw. permanenten Halteeinrichtung; und
g) Lösen der temporären Halteeinrichtung, so dass die Leitung dann nur noch von der weiteren Halteeinrichtung gehalten, an ihrer Armierung in der Befestigungsvorrichtung hängt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Ausgestaltung für die temporäre Halteeinrichtung für eine Leitung innerhalb einer bekannten Befestigungseinrichtung bereitzustellen, wobei die Halteeinrichtung selbstspannend bzw. selbsthemmend ausgebildet sein soll. Darüber hinaus besteht eine analoge Aufgabe für eine entsprechende Ausgestaltung einer Befestigungseinrichtung in einer Windkraftanlage.
Diese Aufgabe wird bezüglich der Befestigungseinrichtung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken keilförmig ausgebildet sind zum lösbaren Festklemmen der Leitung in dem Kanal, in radialer Richtung abgestützt durch die Distanzstücke.
Der Begriff „Leitung” steht in der vorliegenden Beschreibung repräsentativ für jede Art von länglichem Gegenstand, insbesondere jedoch solche länglichen Gegenstände, die eine lösbare Umhüllung bzw. Armierung, eventuell auch Umgarnung an ihrer Peripherie aufweisen. Dazu zählen insbesondere elektrische Kabel, weiter insbesondere elektrische Seekabel. Der Begriff Leitung ist jedoch nicht darauf begrenzt; vielmehr kann es sich bei den länglichen Gegenständen beispielsweise auch um ummantelte Rohrleitungen oder ummantelte Schlauchleitungen handeln.
Der Begriff „Festland” meint im Sinne der vorliegenden Beschreibung allgemein einen Gegenstand, an dem die Leitung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung befestigt werden soll. Der Gegenstand selber kann ortsfest oder mobil sein. Bei dem Gegenstand handelt es sich beispielsweise um ein Gebäude oder eine technische Einrichtung oder eine Installation, wie beispielsweise eine Windkraftanlage. Der Begriff „Festland” im Sinne der Erfindung ist nicht zu verwechseln mit der Bedeutung des Begriffes in der Seefahrt, wo der Begriff „Festland” als Gegenpart zu dem Begriff „offene/hohe See” verwendet wird.
Der Begriff „radiale Richtung” bezieht sich auf die Längserstreckung der Leitung bzw. des Kanals.
Durch die beanspruchte keilförmige Ausgestaltung der Spannbacken und deren Lagerung an den Distanzstücken so, dass sie eine Bewegung mit zumindest einer Komponente in Richtung der Gewichtskraft bzw. in Richtung der Längsachse der Leitung ausführen können, wird erreicht, dass die Spannbacken, wenn sie mit ihren Stirnseiten form- oder reibschlüssig an der Außenseite der Leitung angreifen, bei einer Bewegung der Leitung in Richtung der Gewichtskraft vorteilhafterweise sich selbsttätig verspannen bzw. sich verkeilen. D. h.: Je weiter sich die Leitung in Richtung Gewichtskraft bewegt, desto größer werden die von den Spannbacken in radialer Richtung auf die Leitung ausgeübten Klemmkräfte, bis diese Kräfte schließlich so groß sind, dass die Leitung festgeklemmt und an einer weiteren Bewegung in Richtung der Gewichtskraft gehindert wird. Umgekehrt entspannen die Spannbacken als Keile automatisch bei einer Bewegung der Leitung entgegen der Richtung der Gewichtskraft; diese Bewegungsrichtung der Leitung wird von der Halteeinrichtung, insbesondere den Spannbacken zugelassen.
Für die keilförmige Ausgestaltung der Spannbacken werden erfindungsgemäß zwei Varianten vorgeschlagen, wie sie in den Ansprüchen 2 und 3 beansprucht sind. So beansprucht Anspruch 2 die Ausführung der Spannbacken tatsächlich in Form von Keilen, die an den Stirnseiten der Distanzstücke, die dem Kanal zugewandt sind, in Richtung der Gewichtskraft oder entgegengesetzt gleitend gelagert sind. Alternativ können Spannbacken gemäß Anspruch 3 auch plattenförmig ausgebildet und an den Distanzstücken drehbar gelagert sein.
Für beide Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn die der Leitung zugewandten Oberflächen der Spannbacken so ausgebildet sind, dass sie reibschlüssig oder formschlüssig an der Oberfläche der Leitung angreifen können. Dies ist insbesondere für die Wirkung der Spannbacken als Keile eine wichtige Voraussetzung. Für die Verspannung mit einem Seekabel als Leitung empfiehlt sich eine grobe Verzahnung der der Leitung zugewandten Oberfläche, zwecks Durchgriff durch eine eventuell vorhandene Umgarnung der Leitung auf deren Armierung.
In beiden Ausführungsformen können die Spannbacken lösbar von den Distanzstücken ausgebildet sein; dies ermöglicht dann vorteilhafterweise eine Wiederverwendung der Spannbacken als temporäre Haltemittel in anderen ähnlichen Befestigungseinrichtungen.
Eine radiale Verschiebbarkeit der Distanzstücke an der ersten und der zweiten Lochplatte, d. h. zwischen den beiden Lochplatten, ist für die den Wechsel der Belastung von der temporären auf eine weitere Halteeinrichtung wichtig, wie weiter unten im Rahmen der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben werden wird.
Ein dauerhaftes bzw. permanentes Halten der Leitung mit Hilfe der Spannbacken innerhalb der Befestigungseinrichtung würde zu einer Beschädigung, insbesondere einer Quetschung der Leitung in radialer Richtung führen und ist deshalb nicht gewollt bzw. geeignet.
Die Befestigungseinrichtung umfasst deshalb eine weitere Halteeinrichtung, welche geeignet ist, die Leitung ohne Einwirkung radialer Kräfte permanent entgegen der Gewichtskraft in dem Kanal der Befestigungseinrichtung zu halten. Diese weitere Halteeinrichtung hält die Leitung innerhalb der Befestigungseinrichtung, indem sie die lokal von der Leitung gelöste Armierung im Bereich der zweiten Lochplatte fixiert. Im Unterschied zu der Funktionsweise der erstgenannten temporären Halteeinrichtung ermöglicht die Fixierung der Armierung ein schonendes Halten der Leitung entgegen der Gewichtskraft, insbesondere ohne Ausübung von radialen Kräften auf die Leitung. Konkret ist die weitere Halteeinrichtung beispielhaft ausgebildet in Form einer weiteren Lochplatte mit einer weiteren Öffnung zur Durchführung der Leitung. Die weitere Lochplatte ist mit der zweiten Lochplatte verspannbar, insbesondere auf die zweite Lochplatte aufschraubbar zum lösbaren Festklemmen von zwischen der weiteren und der zweiten Lochplatte liegenden Drähten der Armierung der Leitung.
Für die Montage der Leitung innerhalb der Befestigungseinrichtung kann es vorteilhaft sein, dass die erste, die zweite und/oder die weitere Lochplatte jeweils in Form von zwei oder mehr lösbar miteinander verbundenen Scheibensegmenten, beispielsweise mit komplementär begrenzten Schwalbenschwanzführungen ausgebildet sind. Die Scheibensegmente jeweils einer Lochplatte sind dann in formschlüssig und lösbar miteinander verbindbar. Die typischerweise runden Öffnungen innerhalb der Lochplatten sind typischerweise nur unwesentlich größer als der Außendurchmesser der Leitung. Dies kann zu Problemen führen, wenn Anschlusselemente für das Zugseil an der Peripherie der Leitung angebracht sind, die von ihrem Durchmesser her größer sind als die Öffnungen in der Lochplatte. Die Leitung kann dann nicht mit Hilfe des Zugseiles durch die Öffnungen hindurchgezogen werden. Für diese Fälle ist die besagte Segmentierung der Lochplatten sinnvoll, weil dann zunächst jeweils nur ein Teil bzw. Segment der ersten und zweiten eventuell auch der weiteren Lochplatte an dem Festland befestigt sind und die weiteren Segmente der Lochplatten erst dann montiert werden, nachdem die Leitung typischerweise mit Hilfe einer Winde und des Zugseils hochgezogen wurde und sich die Anschlusselemente für die Zugleitung oberhalb der zweiten Lochplatte befinden. Die Lochplatten können dann nach dem Hochziehen der Leitung durch Montage der noch fehlenden Segmente um die Leitung geschlossen werden.
Im Sinne der Terminologie der vorliegenden Anmeldung befindet sich die zweite Lochplatte typischerweise oberhalb der ersten Lochplatte. Dies ist jedoch keinesfalls zwingend notwendig; vielmehr kann die Befestigungseinrichtung in beliebiger Winkelstellung an dem Festland montiert und die Leitung in beliebigem Winkel zur Vertikalen durch die Befestigungseinrichtung geführt sein.
Die Verbindung der Befestigungseinrichtung mit dem Festland kann über mindestens eines der Distanzstücke und/oder über die erste und/oder über die zweite Lochplatte erfolgen.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Festland um den Turm einer Windkraftanlage.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Windkraftanlage mit der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung gelöst. Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung eignet sich insbesondere für Offshore-Windanlagen, d. h. für Windkraftanlagen, die auf hoher See stehen. Im Inneren der Türme derartiger Windkraftanlagen ist typischerweise ein fest installiertes Führungsrohr für die Leitung, die dann als Seekabel ausgebildet ist, vorgesehen. Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung wird dann vorteilhafterweise auf einem freien Ende eines Abschnittes des Führungsrohres im Inneren des Turmes montiert. Dabei fluchtet die obere Öffnung des Führungsrohres mit der Öffnung der ersten Lochplatte der Befestigungseinrichtung zur Durchführung des Kabels. Im Inneren des Turmes der Windkraftanlage ist typischerweise eine Winde angeordnet zum Hochziehen der Leitung an einem Zugseil. Bei Offshore-Windanlagen ist das Führungsrohr für die Leitung bzw. das Seekabel typischerweise als ein großes J-förmiges Rohr ausgebildet zum Führen des Seekabels aus dem Wasser in das Innere des Turmes der Windkraftanlage.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Befestigungseinrichtung sowie der Windkraftanlage sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung sind insgesamt sechs Figuren beigefügt, wobei
1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung;
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung nach 1;
3 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Befestigungsrichtung, über die Distanzstücke befestigt an einem Festland;
4 eine Draufsicht insbesondere auf die zweite Lochplatte mit darauf liegenden Drähten der Armierung der Leitung;
5 eine schematische Ansicht einer Windkraftanlage, hier eines Monopile, auf hoher See, verankert im Meeresboden; und
6 eine Detailansicht zur Anordnung der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung im Inneren des Turmes der Windkraftanlage zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung 100 in einem Längsschnitt. Zu erkennen ist eine erste Lochplatte 110 mit einer ersten Öffnung 112 und eine zweite Lochplatte 120 mit einer zweiten Öffnung 122. Die beiden Öffnungen 112, 122 spannen einen fiktiven bzw. virtuellen Kanal auf, in dem eine Leitung 200 hindurchgeführt ist. Die Leitung 200 besitzt an ihrer Peripherie eine Armierung 210.
Die erste und die zweite Lochplatte 110, 120 sind über Distanzstücke 130 beabstandet miteinander verbunden. Grundsätzlich kann die Befestigungseinrichtung beliebig im Raum orientiert angeordnet sein; 1 zeigt sie in einer bevorzugten Ausrichtung in Bezug auf die Gewichtskraft FG, wobei die zweite Lochplatte 120 oberhalb der ersten Lochplatte 110 angeordnet ist. Weiter vorzugsweise sind die beiden Lochplatten auch parallel zueinander angeordnet. Die Befestigungseinrichtung ist über ihre erste Lochplatte 110 mit einem Festland 300 verbunden, in 1 beispielhaft verschraubt. Bei dem Festland kann es sich beispielsweise, wie in 1 gezeigt, um einen Flansch 445 eines Führungsrohres 440 für die Leitung 200 handeln. Der Flansch 445 weist in seiner Mitte ebenfalls eine Öffnung 442 auf zur Durchführung der Leitung.
In 1 ist weiterhin eine Halteeinrichtung 150 zum temporären Halten der Leitung 200 entgegen der Gewichtskraft FG in der Befestigungseinrichtung 100 zu erkennen. Die Halteeinrichtung 150 ist in Form einer Mehrzahl von Spannbacken 152 ausgebildet, die über den Umfang des Kanals verteilt angeordnet sind; siehe 2. Die Spannbacken sind in den 1 und 2 beispielhaft plattenförmig ausgebildet und an den Distanzstücken 150 um eine Drehachse 154 drehbar gelagert. Die Drehachse verläuft tangential aber parallel versetzt zu dem Umfang bzw. dem Querschnitt des Kanals. Sie ist soweit von dem Kanal beabstandet, dass die Spannbacken 152 zwischen dem Kanal bzw. zwischen der in dem Kanal geführten Leitung 200 und der Drehachse in Art eines Keiles selbsthemmend festklemmbar sind, wie dies bei der rechten Spannbacke in 1 gezeigt ist.
2 zeigt eine Draufsicht auf die Befestigungseinrichtung 100 nach 1 in der Schnittebene II. Zu erkennen sind die radial ausgerichteten und über den Umfang des Kanals verteilt angeordneten Distanzstücke 130, an denen jeweils zwei Spannbacken paarweise drehgelagert sind. Die Spannbacken 152 weisen an ihren dem Kanal zugewandten Stirnseiten 153 vorzugsweise eine grobe Verzahnung auf, wie in 1 erkennbar, zum reibschlüssigen oder formschlüssigen Angreifen an der Armierung der Leitung, vorzugsweise auch durch eine die Armierung der Leitung umgebende Umgarnung hindurch. Bei der in den 1 und 2 gezeigten Kontur der Spannbacken 152 und deren Lagerung an den Drehachsen 154 schwenken bzw. fallen die Spannbacken 152 aufgrund ihrer Gewichtskraft automatisch in den Bereich zwischen der Drehachse 154 und der Leitung 200 und keilen sich dort selbsttätig fest. Insbesondere erlauben sie aufgrund ihrer Kontur an ihrer der Leitung zugewandten Stirnseite, dort wo auch ihre Verzahnung ist, eine feste Verkeilung zwischen der Leitung und der Drehachse 154, welche als radiale Abstützung dient. Aufgrund dieser Konstruktion ist eine Bewegung der Leitung 200 in Richtung der Gewichtskraft nur begrenzt möglich; d. h. die Leitung wird durch die Spannbacken 153, wenn diese in verkeilter Stellung sind, an einem Herabfallen in Richtung der Gewichtskraft bzw. an einem Herausfallen aus der Befestigungseinrichtung 100 gehindert. Umgekehrt ermöglicht die besagte und in 1 gezeigte Konstruktion der Spannbacken vorteilhafterweise einen Freiheitsgrad der Leitung 200 entgegen der Richtung der Gewichtskraft F_G.
Die Spannbacken 152 sind typischerweise über Schrauben, welche die Drehachsen 154 repräsentieren, an den Distanzstücken 130 lösbar gelagert; dies hat den Vorteil, dass sie nach Gebrauch, insbesondere wenn die Leitung, wie später noch erläutert werden wird, von einer permanenten Halteeinrichtung gehalten wird, aus der Befestigungseinrichtung entfernt und anderweitig verwendet werden können.
Die Distanzstücke 130 sind zwischen der ersten und der zweiten Lochplatte in radialer Richtung verschiebbar gelagert. Allerdings ist jedem der Distanzstücke 130 ein lösbarer Sicherungsbolzen 135 zugeordnet zum Blockieren oder Freigeben einer radialen Verschiebung der Distanzstücke 130. Das Zusammenspiel von Sicherungsbolzen und dem Verschieben der Distanzstücke wird weiter unten bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch näher erläutert.
Die Distanzstücke sind nicht nur in radialer Richtung verschiebbar, sie sind vorteilhafterweise auch lösbar mit der ersten und/oder zweiten Lochplatte verbunden.
2 zeigt weiterhin, dass die erste, die zweite und/oder auch eine weitere Lochplatte 110, 120, 140 jeweils in Form von zwei oder mehr lösbar miteinander verbundenen Scheibensegmenten beispielsweise mit komplementär begrenzten Schwalbenschwanzführungen 117 ausgebildet sein können. Die Scheibensegmente jeweils einer Lochplatte sind dann formschlüssig und lösbar miteinander verbunden. So sind beispielsweise die in 2 gezeigten beiden Segmente 110-1, 110-2 der ersten Lochplatte und die beiden Segmente 120-1, 120-2 der zweiten Lochplatte in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene gegeneinander verschiebbar; auf diese Weise sind die jeweiligen Lochplatten in ihre einzelnen Segmente zerlegbar oder aus diesen Segmenten zusammensetzbar.
3 zeigt im Wesentlichen die Hauptbestandteile der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung entsprechend 1 mit dem Unterschied, dass das rechte Distanzstück 130 ausgebildet ist für eine weitere Befestigung der Befestigungseinrichtung 100 an einem Festland 300. Außerdem ist in 3 zu erkennen, dass die Drähte 212 der Armierung 210 der Leitung 200 im Bereich der zweiten bzw. oberen Lochplatte 120 rechtwinklig umgebogen und auf die obere Lochplatte 120 aufgelegt sind. Noch besser ist dies in 4 zu erkennen, die eine Draufsicht auf die Drähte 212 zeigt, wie diese – sich radial nach außen erstreckend – auf die obere bzw. zweite Lochplatte 120 aufgelegt sind.
In 3 ist weiterhin zu erkennen, dass eine weitere Halteeinrichtung in Form einer weiteren Lochplatte 140 mit einer weiteren Öffnung 142 zur Durchführung der Leitung 200 auf die umgebogenen Drähte 212 aufgelegt ist und über Schrauben mit der zweiten Lochplatte 120 verspannt bzw. verschraubt ist. Auf diese Weise werden die Drähte 212 der Armierung der Leitung zwischen den beiden Lochplatten 120, 140 festgeklemmt; diese Verspannung ermöglicht ein permanentes Halten der Leitung 200 an ihrer Armierung 210 innerhalb der Befestigungseinrichtung. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen temporären Halteinrichtung 150, welche nachteiligerweise über die Spannbacken radiale Kräfte auf die Leitung ausübt, ermöglicht die hier beschriebene Festklemmung der Armierungsdrähte ein schonendes Halten der Leitung innerhalb der Befestigungseinrichtung, weil frei von radialen Kräften auf die Leitung.
5 zeigt eine Windkraftanlage 400 als ein bevorzugtes Anwendungsfeld für die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung 100. Die Windkraftanlage ist hier beispielsweise als Monopile gezeigt, wie sie typischerweise als Offshore-Windkraftanlage auf hoher See montiert wird. Bei dieser Ausführungsform Monopile ist ein rohrförmiger Ständer 415 im Meeresboden 460 verankert und ragt vorteilhafterweise einige Meter über die Oberfläche des Meerwassers 450 hinaus. Auf dem Ständer 415 ist der eigentliche Turm 410 der Windkraftanlage montiert, an dessen oberer Spitze eine Kanzel 420 mit einem Generator drehbar gelagert ist. Der Generator wird von Rotorblättern 430 angetrieben, wenn Wind bläst.
Die von dem Generator erzeugte elektrische Energie wird über eine elektrische Leitung 200, hier beispielhaft ein Seekabel, abtransportiert. Zu diesem Zweck ist der Generator an die Leitung 200 angeschlossen, welche in dem Turm 410 der Windkraftanlage verlegt ist.
6 zeigt eine Detailansicht zu 5. Konkret ist in 6 erkennbar, dass in dem Turm ein J-förmiges Führungsrohr 440 für die Leitung 200 verlegt ist. Das Führungsrohr 440 nimmt das Seekabel unter Wasser auf und führt es in das Innere des Turmes 410. An seinem oberen freien Ende weist das Führungsrohr 440 beispielsweise einen Flansch 445 auf, welcher als Lochplatte ausgebildet ist mit einer Öffnung 442 zur Durchführung der Leitung 200. Wie in den 1 und 3 gezeigt, ist die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung 100 mit dem besagten Flansch 445 und damit auch mit dem Turm 410 der Windkraftanlage fest verbunden bzw. verschraubt. Die Windkraftanlage 400 und insbesondere ihr Turm 410 repräsentieren insofern das Festland im Sinne der vorliegenden Erfindung, d. h. in Bezug auf die Befestigungseinrichtung 100. Der Begriff Festland im Sinne der Erfindung ist nicht zu verwechseln mit der Bedeutung des Begriffes in der Seefahrt, auch wenn die Windkraftanlage hier auf (hoher) See montiert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Montieren einer Leitung 200 in der Befestigungseinrichtung 100 wird nachfolgend beschrieben. Voraussetzung ist die soeben beispielhaft unter Bezugnahme auf in 6 beschriebene Montage der Befestigungseinrichtung 100 an einem Festland 300, in 6 beispielhaft die Windkraftanlage.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind zwei Alternativen zu unterscheiden:
Bei einer ersten Alternative des Verfahrens wird vorausgesetzt, dass eine Anschlusseinrichtung 490, mit welcher das Zugseil 480 an der Leitung 200 befestigt ist, durch die Öffnungen der Lochplatten hindurchpasst. Die Befestigungseinrichtung ist in diesem Fall mit der ersten und zweiten Lochplatte an dem Festland montiert, wobei die beiden Lochplatten als vollständig geschlossene Ringe mit definierten Öffnungen ausgebildet sind.
Das Verfahren der ersten Alternative umfasst folgende Schritte:

a) Hochziehen der Leitung 200 mit Hilfe eines an einem freien Ende 205 der Leitung befestigten Zugseiles 480 zunächst durch die Öffnung 112 der ersten und dann durch die Öffnung 122 der zweiten Lochplatte 110, 120;
b) temporäres Halten der Leitung 200 an oder innerhalb der Befestigungseinrichtung mit Hilfe der Halteeinrichtung 150;
c) Entfernen des Zugseiles 480 von der Leitung 200, so dass die Leitung dann alleine von der Halteeinrichtung 150 temporär gehalten wird;
d) Öffnen des freien Endes 205 der Leitung oberhalb der zweiten Lochplatte 120 so, dass die Armierung 210 der Leitung 200 freigelegt wird;
e) permanentes, aber vorzugsweise lösbares Befestigen der Armierung 210 auf/an der zweiten Lochplatte 120 mit Hilfe der weiteren Halteeinrichtung 140; und
f) Lösen der Halteeinrichtung 150, so dass die Leitung (200) dann nur noch von ihrer Armierung 210 gehalten, in der Befestigungsvorrichtung 100 hängt.

Bei der zweiten Alternative passt die Anschlusseinrichtung nicht durch die Öffnungen 112, 122 der Lochplatten 110, 120. In diesem Fall sind die Lochplatten deshalb zunächst nicht als vollständig geschlossene Ringe ausgebildet, sondern es sind zunächst nur einzelne Segmente 110-1, 120-1 oder 110-2, 120-2 der Lochplatten 110, 120, vorzugsweise mit den zwischengeschalteten Distanzstücken 130 an dem Festland montiert und die Öffnungen 112, 122 sind nicht geschlossen. Das Verfahren nach der zweiten Alternative unterscheidet sich deshalb von dem nach der 1. Alternative in Schritt a) dadurch, dass die Leitung 200 mit Hilfe der Winde 470 und des Zugseiles 480 mit dem Anschlusselement 490 nicht durch die Öffnungen 112, 122 hindurch, sondern an den Segmenten der ersten und zweiten Lochplatte vorbei bis über die zweite Lochplatte 120 hochgezogen wird. Erst danach werden die Lochplatten 110, 120 durch Montage der noch fehlenden Segmente zu geschlossenen Ringen fertigmontiert. Die Schritte b) bis f) aus dem Verfahren nach der ersten Alternative gelten gleichermaßen auch für die zweite Alternative.
Für beide Alternative Verfahren gilt:
Nach dem Hochziehen muss die Armierung an dem freien Ende 205 der Leitung freigelegt werden, um die Leitung später an der Armierung aufhängen zu können; siehe Schritte d) und f). Für das Freilegen der Armierung ist es jedoch erforderlich, dass das Zugseil und dessen Anschlusselement zuvor von dem freien Ende der Leitung 205 entfernt werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass das temporäre Halten von dem Zugseil bzw. der Winde übergeht auf die temporäre Halteeinrichtung 150. Dies gelingt, indem die zunächst noch an dem Zugseil 480 hängende Leitung 200 ein Stück weit wieder abgelassen wird. Bei dieser Bewegung greift die grobe Verzahnung an den Stirnseiten 153 der Spannbacken der Halteeinrichtung 150 an der Außenseite der Leitung 200 an, wodurch ein selbsthemmender Keileffekt entsteht. D. h. die Leitung 200 wird nach einer kurzen Strecke, die sie sich in Richtung der Gewichtskraft FG bewegt, zwischen den Spannbacken 152, die in radialer Richtung durch die Distanzstücke abgestützt sind, eingekeilt und an einer weiteren Bewegung in Richtung Gewichtskraft gehindert. Die Leitung 200 wird dann auf diese Weise von der Halteeinrichtung 150 (temporär) gehalten. Damit ist die Voraussetzung für den Verfahrensschritt c) geschaffen, welcher die Entfernung des Zugseiles 480 von der Leitung vorsieht.
Im Gegenzug ermöglicht die erfindungsgemäße keilförmige Ausbildung der Spannbacken 152 mit der bereits oben beschriebene Konturierung und Lagerung vorteilhafterweise ein problemloses Hochziehen der Leitung 200 entgegen der Richtung der Schwerkraft F_G, weil in dieser Richtung keine Keilwirkung von den Spannbacken ausgeführt wird.
Für beide alternativen Verfahren gilt, dass Schritt f) folgende Aspekte umfasst:
Das Lösen der Halteeinrichtung 150 erfolgt durch ein Lösen der Sicherungsbolzen 135, nachdem die Armierung mit Hilfe der weiteren Halteeinrichtung fixiert wurde. Das Lösen der Sicherungsbolzen 135 hat eine radiale Verschiebung der Distanzstücke 130 nach außen zur Folge, wodurch die Keilkraft in radialer Richtung auf die Spannbacken zwischen der Leitung und der Drehachse 154 wegfällt. Mit dem Wegfall der Keilkraft werden die Spannbacken 152 frei bzw. kraftlos geschaltet. Das Tragen der Leitung 200 bzw. die Kompensation der Zuglast auf die Leitung geht somit durch das Lösen der Sicherungsbolzen 135 von der bisherigen temporären Halteeinrichtung 150 auf die weitere Halteeinrichtung 140 über. Die Spannbacken können danach optimal aus der Befestigungseinrichtung entfernt und wiederverwendet werden.
Bezugszeichenliste

100: Befestigungseinrichtung
110: erste Lochplatte
110-1: Scheibensegmente
110-2: Scheibensegmente
112: erste Öffnung
120: zweite Lochplatte
120-1: Scheibensegmente
120-2: Scheibensegmente
122: zweite Öffnung
130: Distanzstücke
135: lösbarer Sicherungsbolzen
140: permanente (weitere) Halteeinrichtung
142: dritte Öffnung
150: (temporäre) Halteeinrichtung
152: Spannbacken
153: Stirnseite der Spannbacken
154: Drehachse
200: Leitung
205: freies Ende der Leitung
210: Armierung
212: Drähte
300: Festland
FG: Gewichtskraft
400: Windkraftanlage
410: Turm
420: Kanzel
430: Rotorblätter
440: Führungsrohr
442: obere Öffnung des Führungsrohres
445: Flansch
450: Wasser
460: Meeresboden
470: Winde
480: Zugseil
490: Anschlusseinrichtung für Zugseil an Leitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011109328 B3 [0002]

Claims

Befestigungseinrichtung (100) zum Befestigen einer Leitung (200) mit einer Armierung (210) an ihrer Peripherie an einem Festland (300), aufweisend: eine erste Lochplatte (110) mit einer ersten Öffnung (112), eine zweite Lochplatte (120) mit einer zweiten Öffnung (122); wobei die erste und die zweite Öffnung einen Kanal zum Durchführen der Leitung repräsentieren; eine Mehrzahl von Distanzstücken (130), wobei die erste und die zweite Lochplatte (110, 120) über die zwischengeschalteten Distanzstücke (130) beabstandet miteinander verbunden sind, und eine Halteeinrichtung (150) zum Halten der Leitung (200) entgegen der Gewichtskraft in der Befestigungseinrichtung, wobei die Halteeinrichtung (150) in Form einer Mehrzahl von Spannbacken (152) ausgebildet ist zum lösbaren Einspannen der Leitung (200) in dem Kanal an ihrer Peripherie, und wobei die Spannbacken (152) über den Umfang des Kanals verteilt angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (152) keilförmig ausgebildet sind zum lösbaren Festklemmen der Leitung (200) in dem Kanal, in radialer Richtung abgestützt durch die Distanzstücke (130).
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (152) an den dem Kanal zugewandten Stirnseiten von zumindest einzelnen der Distanzstücke (130) in oder entgegen der Richtung der Gewichtskraft gleitend gelagert sind.
Befestigungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (152) plattenförmig ausgebildet und an zumindest einzelnen der Distanzstücke um eine Drehachse (154) drehbar gelagert sind, wobei die Drehachse tangential, aber parallel versetzt zu dem Umfang des Kanals ausgerichtet und derart von dem Rand des Kanals beabstandet ist, dass die Spannbacken zwischen dem Kanal bzw. zwischen der in dem Kanal geführten Leitung und der Drehachse in Art eines Keiles festklemmbar sind.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (152) an ihren dem Kanal zugewandten Stirnseiten (153) eine grobe Verzahnung aufweisen zum reibschlüssigen oder formschlüssigen Angreifen an der Armierung der Leitung, vorzugsweise auch durch eine die Armierung der Leitung umgebende Umgarnung hindurch.
Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (152) lösbar an den Distanzstücken (130) gelagert sind.
Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke (130) in der radialen Richtung verschiebbar an der ersten und zweiten Lochplatte (110, 120) gelagert sind; und jedem der Distanzstücke (130) ein lösbarer Sicherungsbolzen (135) zugeordnet ist zum Blockieren oder Freigeben einer radialen Verschiebung der Distanzstücke.
Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke (130) lösbar mit der ersten und/oder zweiten Lochplatte (110, 120) verbunden sind.
Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Halteeinrichtung (140) zum Halten der durch den Kanal geführten Leitung (200) entgegen der Gewichtskraft in der Befestigungseinrichtung (100) durch Fixieren der lokal von der Leitung gelösten Armierung (210) im Bereich der zweiten Lochplatte (120);
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Halteeinrichtung (140) ausgebildet ist in Form einer weiteren Lochplatte mit einer weiteren Öffnung (142) zur Durchführung der Leitung (200), wobei die weitere Lochplatte mit der zweiten Lochplatte (120) verspannbar, insbesondere auf die zweite Lochplatte (120) aufschraubbar ist, zum lösbaren Festklemmen von auf die Oberseite der ersten Lochplatte aufgelegten Drähten (212) der Armierung (210) der Leitung (200).
Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite und/oder die weitere Lochplatte (110, 120, 140) jeweils in Form von zwei oder mehr lösbar miteinander verbundenen Scheibensegmenten (110-1, 110-2; 120-1, 120-2), beispielsweise mit komplementär begrenzenden Schwalbenschwanzführungen (117) ausgebildet sind, wobei die Scheibensegmente jeweils einer Lochplatte formschlüssig und lösbar miteinander verbindbar sind.
Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lochplatte oberhalb der ersten Lochplatte angeordnet ist.
Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (100) über mindestens eines der Distanzstücke (130) oder über die erste oder über die zweite Lochplatte (110, 120) mit dem Festland (300) verbunden ist.
Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Festland (300) um den Turm (410) einer Windkraftanlage (400) handelt.
Windkraftanlage (400) mit einem Turm (410); einer auf dem Turm drehbar gelagerten Kanzel (420) mit einem Generator; den Generator antreibenden Rotorblättern (430); und einer innerhalb des Turmes zu dem Generator geführten Leitung in Form eines Stromkabels; gekennzeichnet durch eine Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche zum Befestigen der Leitung mit dem Turm.
Windkraftanlage (400) nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein im Innern des Turmes (410) fest installiertes Führungsrohr (440) für die Leitung, wobei die Befestigungseinrichtung (100) auf einem freien Ende eines Abschnitts des Führungsrohres (440) derart montiert ist, dass die obere Öffnung (442) des Führungsrohres mit der Öffnung (112) in der ersten Lochplatte (110) der Befestigungseinrichtung (100) zumindest im Wesentlichen fluchtet.
Windkraftanlage (400) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Winde (470) im Innern des Turmes (410) angeordnet ist zum Hochziehen der Leitung (200) an einem Zugseil (480).
Windkraftanlage (400) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage auf See steht; die Leitung (200) als Seekabel ausgebildet ist; und das Führungsrohr (440) für das Seekabel als ein J-förmiges Rohr ausgebildet ist zum Führen des Seekabels aus dem Wasser (450) in das Innere des Turmes (410) der Windkraftanlage.