DE3219037C2 - Vorrichtung zur Befestigung - Google Patents

Abstract

Eine in Abschnitte (15) unterteilte Einrichtung ist an einem Turm oder einem anderen sich vertikal erstreckenden Gebilde an mehreren gegenseitigen Abstand aufweisenden Tragelementen (30), wie Doppel-T-Trägern od.dgl., befestigt. Jeder Abschnitt (15) ist an zwei Tragelementen (30) befestigt, so daß das Gewicht des Abschnitts die Tragelemente entweder in oder nahe dem Scherungsmittelpunkt derselben belastet, um die Tragelementtorsionsbelastung zu minimieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Moderne große Windturbinen sind häufig auf hohen (60 bis 90 m) Türmen angebracht, die in der Lage sind, sich durch Einwirkung von Windböen zu biegen. Solche Türme erfordern Leitern, damit die Windturbine vom Boden her für Betriebspersonal zugänglich ist, und Kabelwannen, die elektrische Stromkabel, welche sich über die Länge des Turms erstrecken, ausgerichtet halten. Zum Aufnehmen der Biegung des Turms sind die Leitern und Kabelwannen in Abschnitte unterteilt, wobei jeder Abschnitt etwa 6 m lang und in der Lage ist, in bezug auf andere Abschnitte eine Relativbewegung auszuführen, so daß er sich nicht verformt und der Biegung des Turms keinen Widerstand entgegensetzt.

Bei einer bekannten Befestigungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art (US-PS 18 20 289) sind die Leiterabschnine an Trägern des Turms befestigt. Die Träger haben zwar eine zufriedenstellende Zug-, Druck- und Biegefestigkeit, bezüglich axialer Verdrehung sind sie jedoch relativ schwach, weshalb sie bei starker Torsionsbeanspruchung aufgrund plastischer Verformung od. dgl. versagen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß auf die Träger ein Minimum an Torsionsbelastung ausgeübt wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird dadurch, daß die Träger durch die Abschnitte nahe den Torsionsmittelpunkten belastet sind, die Torsionsbelastung der Träger minimiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 3 und 4 sind die Abschnitte an den Trägern durch Verstrebungen freitragend befestigt, so daß pro Abschnitt ein Ende desselben an einem Befestigungswinkel nahe dem Torsionsmittelpunkt eines Trägers und das zweite Ende des Abschnitts an einem benachbarten Träger befestigt ist, das den Abschnitt eindimensional einspannt, so daß die Reaktionskraft an dem benachbarten Träger durch dessen Torsionsmittelpunkt geht.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einer in Abschnitte unterteilten Leiter,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig.3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung in Verbindung mit in Abschnitte unterteilten Kabelwannen,

F i g. 4 eine Vorderansicht in Richtung der Linie 4-4 in F i g. 3, wobei in F i g. 4 Teile weggebrochen worden sind, um Konstruktionseinzelheiten sichtbar zu machen, und

F i g. 5 eine Unteransicht der in F i g. 4 gezeigten Vorrichtung in Richtung der Linie 5-5 in F i g. 4.

In Fig. 1 ist die Befestigungsvorrichtung insgesamt mit 10 bezeichnet und dient zum Befestigen einer in mehrere einzelne Abschnitte 15 unterteilten Leiter, wobei jeder Abschnitt zwei Seitenholme 20 aufweist, zwischen denen gegenseitigen Abstand aufweisende Sprossen 25 auf geeignete Weise befestigt sind.

Die Befestigungsvorrichtung 10 weist mehrere gegenseitigen Abstand aufweisende, sich horizontal erstreckende und in gegenseitigem Vertikalabstand angeordnete Trägtr 30 auf, bei denen es sich in der dargestelten Ausführungsform jeweils um Doppel-T-Träger handelt, die einen Mittelsteg mit dazu rechtwinkeligen Flanschen an den Seiten haben. Die Träger 30 sind an einem Turm, einem Bauwerk od. dgl. befestigt und abgestützt, an welchem die Leiter auf geeignete Weise zu befestigen ist, beispielsweise durch eine Anzahl von vertikalen Trägern (nicht dargestellt).

Jeder Leiterabschnitt 15 ist an zwei benachbarten Trägern 30 befestigt, wodurch jeder Träger als Befestigung für benachbarte Enden von zwei benachbarten Leiterabschnitten dient. Das obere Ende jedes Leiterabschnittes 15 ist mit einem Befestigungswinkel 40 verbunden, der an dem Steg des entsprechenden Trägers durch Schweißen, Nieten, Schrauben od. dgl. befestigt ist. Die Verbindung zwischen dem oberen oder ersten Ende jedes Leiterabschnitts 15 und dem Befestigungswinkel 40 besteht aus ersten Verstrebungen 45, von denen jede zwei langgestreckte Teile 50 und 55 aufweist, die an dem Leiterabschnitt an gegenseitigen Abstand aufweisenden Stellen und an dem Befestigungswinke! 40 an einer einzigen Stelle befestigt sind. Die Verbindungen jeder ersten Verstrebung 45 mit den Trägern 30 erfolgen nahe dem Torsionsmittelpunkt der Träger, in diesem Fall längs der Trägermittellängsachse. Jede erste Verstrebung 45 besteht zwar gemäß der Darstellung in den Zeichnungen aus zwei Teilen in einer verschraubten Fachwerkkonfiguration, es kann jedoch eine gleichwertige Verstrebung, wie beispielsweise ein einzelnes Teil, das mit den Leiterseitenholben 20 verschweißt ist, ebensogut benutzt werden.

Das untere oder zweite Ende jedes Leiterabschnitts 15 ist mit zweiten Verstrebungen 60 versehen, die jeweils aus einem einzigen langgestreckten Teil bestehen, welches an dem Leiterabschnittsende befestigt ist, beispielsweise durch Schweißen, und welches mittels einer Schraube 63 an einem zweiten Befestigungswinkel 65 befestigt ist, der an dem Trägerflansch, welcher den Leiterabschnitten benachbart ist, durch Schweißen, Hartlöten, Schrauben od. dgl. befestigt ist. Aus den Darstellungen des untersten Trägers 30 in den F i g. 1 und 2 ist zu erkennen, daß der zweite Befestigungswinkel 65 einen vertikalen Schlitz 68 aufweist, der mit einem horizontal fluchtenden Loch in der Verstrebung 60 zusammenpaßt. Der Schlitz 68 und das Loch nehmen die Schraube 63 auf, wodurch der Träger 30 das untere Abschnittsende nur horizontal unverschieblich hält und der Vertikalkomponente der Auflagerlasten keinen Widerstand entgegensetzt.

Die Auflagerlasten der Träger 30 sind in F i g. 2 schematisch gezeigt.

Für jeden Träger 30 umfassen die Auflagerlasten eine Vertikalkomponente Fv, die auf den Träger an dem ersten Befestigungswinkel 40 ausgeübt wird, eine Horizontalkomponente Fh, die auf den Träger an derselben Stelle ausgeübt wird, und eine gleiche und entgegengesetzte horizontale Kraft Fh, die auf den Träger an dessen Flansch über den Winkel 65 ausgeübt wird. Träger wie die in den Zeichnungen dargestellten Träger 30 haben zwar, wie oben dargelegt, eine große Zug-, Druck- und Biegefestigkeit, sie sind jedoch hinsichtlich einer Torsionsbeanspruchung um ihren Torsionsmittelpunkt relativ wenig belastbar. Durch die hier beschriebene Befestigungsvorrichtung 10 wird die Torsionsbelastung um den Torsionsmittelpunkt minimiert. Aus F i g. 2 ist zu erkennen, wenn zuerst die auf den Winkel 40 ausgeübten Kräfte betrachtet werden, daß die Vertikalkomponente Fv durch den Torsionsmittelpunkt des Trägers 30 geht und deshalb nichts zu dessen Torsionsbelastung beiträgt. Ebenso geht die Horizontalkomponente Fn, die von dem unteren Ende eines an dem Träger 30 befestigten Leiterabschnittes 15 stammt, auch durch den Torsionsmittelpunkt des Trägers und trägt deshalb ebenfalls nichts zu der Torsionsbelastung des Trägers bei. Es ist somit zu erkennen, daß die einzige Torsionsbelastung des Trägers 30 das Ergebnis der Horizontalkomponente ist, die auf den Winkel 40 einwirkt. Eine Kräfteanalyse der dargestellten Konstruktion zeigt, daß Fn gleich dem Gewicht der Leiter multipliziert mit X, dem Abstand des Leiterabschnitts 15 von dem Winkel 40, und dividiert durch die Länge jedes Abschnitts ist. Typisch wird die Abmessung X in der Größenordnung von 457 mm liegen, während die Länge jedss Abschnitts 15 in der Größenordnung von 6,1 m liegen wird. Es ist demgemäß zu erkennen, daß Fh ein kleiner Bruchteil des Gewichts jedes Abschnitts ist. Es ist außerdem zu erkennen, daß diese relativ kleine Horizontalkomponente ziemlich nahe bei dem Torsionsmittelpunkt des Trägers 30 ausgeübt wird (etwa in einem Abstand von 102 mm von diesem). Die Belastung des Trägers 30 ist daher das Produkt einer relativ kleinen Kraft, die auf den Träger in einem relativ unbedeutenden Abstand von dessen Torsionsmittelpunkt ausgeübt wird, wodurch die Torsionsbelastung des Trägers minimal ist.

In den Fi g. 3, 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung gezeigt, die zum Befestigen von zwei im Querschnitt U-förmigen Kabelwannen an einem Turm benutzt wird. Die Kabelwannen sind in Abschnitte unterteilt, wobei jeder Abschnitt 80 eine erste Verstrebung 85 hat, die an ihm durch Schweißen od. dgl. befestigt ist. Die Verstrebung 85 ist an einem ersten Befestigungswinkel 90 befestigt, der an dem Steg der Träger 30 befestigt ist, beispielsweise durch Nieten, Schweißen oder Schrauben.

Der Flansch des Trägers 30, der den Kabelwannen am nächsten ist, weist eine Haltevorrichtung 95 auf, die an ihm durch Schweißen befestigt ist und Löcher 100 in horizontaler Flucht mit den Mittelpunkten von vertikalen Schlitzen 105 aufweist, die in dem Kabelwannenabschnitt 80 vorgesehen sind. Das Loch 100 und der Schlitz 105 nehmen einen Stift oder Bolzen 110 auf, wodurch die Kabelwanne an ihrem unteren Ende durch den Träger 30 nur in horizontaler Richtung unverschieblich gehalten wird, denn der Schlitz 105 in der Kabelwanne setzt der Vertikalkomponente der Auflagerlasten keinen Widerstand entgegen.

Die Belastung der Träger 30 in F i g. 3 ist im wesentlichen die gleiche wie die der Träger in Fig. 2. Aufgrund der Schlitzverbindung der Haltevorrichtung 95 und des Kabelwannenabschnitts 80 wird nur die Horizontalkomponente der Auflagerlasten auf den Träger 30 ausgeübt. Diese Horizontaikomponente verläuft durch den Torsionsmittelpunkt des Trägers 30 und trägt deshalb nichts zur Torsionsbelastung bei. Ebenso verläuft auch die Vertikalkomponente der Auflagerlasten von der Verbindung des Winkels 90 mit dem oberen Ende der Kabelwanne aus durch den Torsionsmittelpunkt des

Trägers 30 und trägt deshalb nichts zur Torsionsbelastung des Trägers bei. Es ist daher zu erkennen, daß. ebenso wie in der ersten Ausführungsform, die einzige Belastung, die zur Torsionsbelastung beiträgt, die Horizontalkomponente der Auflagerlasten ist, die über den Winkel 90 auf den Träger 30 einwirkt. Diese Belastung ist, wie oben bezüglich der ersten Ausführungsform dargelegt, lediglich ein kleiner Bruchteil des Gesamtgewichtes der Kabelwanne und wirkt nur in einem geringen Abstand von dem Trägertorsionsmittelpunkt, wo- ι ο durch sie einen vernachlässigbaren Beitrag zu der Torsionsbelastung des Trägers 30 liefert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

20

25

30

35

45

55

60

65

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Befestigung mehrerer Abschnitte einer in übereinander angeordnete Abschnitte unterteilten Einrichtung, z. B. einer Leiter od. dgl, an einem Bauwerk, wobei jeder Abschnitt an zwei übereinander und in einem Abstand voneinander angeordneten waagerechten Trägern befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende jedes Abschnitts (15, 80) nahe dem Torsionsmittelpunkt des einen Trägers (30) mit diesem horizontal und vertikal unverschieblich so verbunden ist, daß die Vertikalkomponente der Auflagerlasten durch den Torsionsmittelpunkt des Trägers (30) verläuft, und daß das zweite Ende jedes Abschnitts (15, 80) mit dem zweiten Träger (30) nur horizontal unverschieblich so verbunden ist, daß die Horizontalkomponente der Auflagerlasten durch den Torsionsmittelpunkt des Trägers (30) verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende jedes Abschnitts (15, 80) und das erste Ende des dazu benachbarten Abschnitts mit einem gemeinsamen Träger (30) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Träger (30) in seinem mittleren Teil einen ersten Befestigungswinkel (40, 90) aufweist und daß an dem ersten Ende jedes Abschnitts (15, 80) eine erste Verstrebung (45, 85) befestigt ist, die mit dem ersten Befestigungswinkel (40, 90) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Träger (30) einen zweiten Befestigungswinkel (65) aufweist, daß an dem zweiten Ende jedes Abschnitts (15) eine zweite Verstrebung (60) befestigt ist und daß die zweite Verstrebung oder der zweite Befestigungswinkel einen vertikalen Schlitz (68) und der zweite Befestigungswinkel oder die zweite Verstrebung ein Loch aufweist, wobei das Loch und der Schlitz ein Befestigungselement (63) zum Verbinden der zweiten Verstrebung (60) mit dem zweiten Befestigungswinkel (65) aufnehmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (15) ein Leiterabschnitt ist, der zwei gegenseitigen Abstand aufweisende Seitenholme (20) aufweist, zwischen denen mehrere Sprossen (25) befestigt sind, und daß die erste Verstrebung (45) zwei langgestreckte Teile (50, 55) aufweist, die an ihren einen Enden mit den Seitenholmen (20) an in gegenseitigem Längsabstand angeordneten Stellen und an ihren anderen Enden an dem ersten Befestigungswinkel (40) an einer einzigen Stelle an demselben befestigt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (30) jeweils einen den Abschnitten (80) benachbarten Flansch aufweisen, an welchem eine Haltevorrichtung (95) befestigt ist, und daß die Haltevorrichtung oder ein benachbarter Abschnitt (80) einen vertikalen Schlitz (105) und der benachbarte Abschnitt (80) oder die Haltevorrichtung (95) ein Loch (100) aufweist, wobei das Loch (100) und der Schlitz (105) ein Befestigungselement (110) zum Verbinden des zweiten Abschnittsendes mit dem Träger an der Haltevorrichtung aufnehmen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (80) ein langgestrecktes, im Querschnitt U-förmiges Teil ist