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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Turmdrehkräne und hier
betrifft sie insbesondere ein Auslegerelement in Strebenfachwerk-Technik
für einen
Turmdrehkran.
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In
allgemein bekannter Weise besteht ein Ausleger eines Turmdrehkrans
aus einer Folge von Auslegerelementen, die geradlinig ausgerichtet
und so miteinander verbunden sind, dass sie einen Ausleger gewünschter
Länge bilden.
Jedes Auslegerelement ist in der Art von Kreuzstreben-Fachwerk mit dreieckigem,
rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt
gebaut, das Streben umfasst, von denen jeweils zwei eine ebene Fläche bilden,
wobei die Streben untereinander auf diesen Flächen durch Teile in der Art
eines Stabes verbunden sind und so eine Dreiecks-Konfiguration bilden.
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Bei
der Mehrzahl der aktuellen Turmdrehkräne sind die Auslegerelemente
in Strebenfachwerk-Technik aus offenen oder geschlossenen Profilteil-Fertigprodukten
hergestellt, wie etwa Rohren mit rundem oder quadratischem Querschnitt – siehe zum
Beispiel die deutsche Patentanmeldung 2419678. Bei dieser Herstellungsart
lassen sich die Auslegerelemente nicht optimieren, insbesondere
im Hinblick auf ihr Gewicht und auf Konstruktionsvorgänge.
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Bei
bestimmten Turmdrehkränen
sind Auslegerelemente in Strebenfachwerk-Technik mit dreieckigem
Querschnitt bekannt, deren Dreiecks-Konfiguration mittels gebogenen
Profilteilen mit rundem Querschnitt ausgeführt ist. Zusätzlich zu
dem oben erwähnten
allgemeinen Nachteil ist diese spezielle Ausführung wirklich schwierig herzustellen.
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Bekannt
ist auch ein Turmdrehkran, dessen Auslegerelemente in Strebenfachwerk-Technik zusammengesetzt
sind aus einer oberen Strebe aus gefalztem Blech, rohrförmigen unteren
Streben aus gefalztem Blech und aus Diagonalstreben, ebenfalls aus
gefalztem Blech.
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Darüber hinaus
gibt es Turmdrehkräne,
die Mastelemente haben, deren Streben aus gefalztem Blech mit nach
oben hin variablem Querschnitt hergestellt sind, zumindest, was
die rückwärtigen Streben
betrifft, wobei die Dreiecks-Konfiguration der Vorderseiten der
Mastelemente durch Diagonalstreben in Stabform oder in Rohrform
gebildet ist – siehe das
französische
Patent 2049423, das eine stufenweise Querschnitts- Abnahme zeigt.
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Aus
der französischen
Patentanmeldung 2478606 ist ein anderer Turmdrehkran bekannt, dessen
Mastelemente eine Dreiecks-Konfiguration haben, die durch massive
Platten in polygonaler und insbesondere dreieckiger oder trapezförmiger Form hergestellt
ist, wobei diese Platten an Streben montiert sind, die ebenfalls
aus gefalztem Blech realisiert sind. Diese Ausführung hat den Nachteil eines überzogenen
Materialaufwands für
die Dreiecks-Konfiguration und damit eines unnötig hohen Gewichts und unnötig hoher
Kosten. Bekannte Varianten verwenden dreieckige oder trapezförmige gelochte
Platten – siehe
das französische
Patent 1560103, das der Präambel
des Anspruchs 1 entspricht.
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Festzustellen
ist auch, dass die bekannten Lösungen
für die
Kran-Masten nicht direkt auf die Ausleger der gleichen Kräne übertragbar
sind, denn die Arten der Belastungen, denen die Ausleger ausgesetzt
sind, entsprechen nicht den Belastungen, die auf die Masten ausgeübt werden.
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In
Anbetracht des bekannten Stands der Technik für die Ausführung von Auslegerelementen und,
falls erforderlich, von Mastelementen für Turmdrehkräne hat die
vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Auslegerelement für einen
Turmdrehkran zu liefern, dessen Bauweise und Herstellungsmodus eine
Optimierung vor allem hinsichtlich der Verringerung des Gewichts
des Elements bei gleichen oder sogar verbesserten mechanischen Eigenschaften
ermöglichen,
und wobei gleichzeitig die industrielle Fertigung dieses Elements
vereinfacht und rationalisiert wird.
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Zu
diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung im wesentlichen
ein Auslegerelement in Strebenfachwerk-Technik für einen Turmdrehkran, das Streben
umfasst, von denen jeweils zwei Streben ebene Flächen bilden, sowie Teile, die
die Streben auf jeder dieser Flächen
untereinander verbinden, um eine Dreiecks-Konfiguration zu bil den,
wobei diese Teile aus Dreiecksmodulen bestehen, die jeweils aus
einem gestanzten und eventuell gefalzten Blech gebildet sind, wobei
das Auslegerelement dadurch gekennzeichnet ist, dass jedes Dreiecksmodul
mindestens zwei geradlinige Segmente umfasst, die so miteinander
verbunden sind, dass sie mindestens einen Winkel bilden und mindestens
zwei freie Enden aufweisen, wobei dieses Dreiecksmodul an die Streben
montiert ist, insbesondere durch Schweißen, und zwar an den freien
Enden seiner Segmente sowie an seinem Winkelbereich oder an seinen
Winkelbereichen.
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Die
verschiedenen Segmente der Dreiecksmodule können einen unveränderlichen
Querschnitt haben oder, zumindest bei einigen von ihnen, einen Querschnitt,
der längs
des betreffenden Segments variabel ist.
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Vorzugsweise
ist jedes Dreiecksmodul aus einem Blech hergestellt, das in der
Längsrichtung
der Segmente dieses Moduls, oder zumindest bestimmter dieser Segmente,
gefalzt ist, und zwar so, dass Winkelprofil-Segmente gebildet werden.
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Vorteilhafterweise
kann jedes Dreiecksmodul an den freien Enden seiner Segmente und
in seinem Winkelbereich oder seinen Winkelbereichen einen Ausschnitt
besitzen, der einen seitlichen Freistich schafft, der den Zugang
für das
Schweißen
dieses Dreiecksmoduls an die Streben erleichtert.
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Je
nach der Zahl und der Anordnung der Segmente können die Dreiecksmodule verschiedene Konfigurationen
aufweisen.
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Bei
dem einfachsten Ausführungsbeispiel hat
jedes Dreiecksmodul eine V-förmige
Konfiguration, die sich aus zwei Segmenten ergibt, die mit einem
einzigen Winkelbereich verbunden sind.
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Bei
einer Variante hat jedes Dreiecksmodul eine M-förmige Konfiguration, die sich
aus drei Segmenten ergibt, die mit einem gemeinsamen Winkelbereich
verbunden sind.
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Bei
einer anderen Variante hat jedes Dreiecksmodul eine Z-förmige Konfiguration,
die sich aus Segmenten ergibt, die nacheinander mit zwei Winkelbereichen
verbunden sind.
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Vorzugsweise
sind die Streben des Auslegerelements ebenso wie die Dreiecksmodule
aus gestanztem und gefalztem Blech hergestellt. Diese Streben haben
vorteilhafterweise einen längs
des Auslegerelements variablen Querschnitt, und zwar genauer gesagt,
einen von einem Ende der Strebe zum anderen Ende abnehmenden Querschnitt.
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Auf
diese Weise erhält
man ein Auslegerelement, das durch die Montage von mindestens drei Streben
und von Reihen von Dreiecksmodulen gebildet wird, die an den von
den Streben definierten verschiedenen Flächen angeordnet sind.
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In
dem Maße,
wie die Streben, wie auch die Dreiecksmodule, aus gestanztem und
gefalztem Blech hergestellt sind, ergibt sich eine große Freiheit der
Konzipierung bei der Wahl der Form der oberen Strebe oder Streben
und der unteren Streben sowie der Dicke des verwendeten Blechs.
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Diese
Freiheit der Konzipierung besteht natürlich auch für die Dreiecksmodule,
die so an die optimale Aufnahme der Belastungen angepasst werden können. Insbesondere
erlaubt das Prinzip der Erfindung für die verschiedenen Segmente
eines Dreiecksmoduls die Wahl eines Flächen-Querschnitts und eines
Flächenträgheits-Moments,
die zweckmäßig und
möglicherweise
variabel sind, zum Beispiel durch die Herstellung von Segmenten
mit variablem Querschnitt durch passendes Ausschneiden des Blechs,
oder durch die Wahl, Segmente aus gefalztem Blech herzustellen oder
nicht; die Falzung ermöglicht
es hier vor allem, das Flächenträgheits-Moment
variieren zu lassen, während
die Form des Ausschnitts insbesondere die Verteilung des Materials der
Segmente der Dreiecksmodule es so ermöglicht, dass ein seitliches
Verschieben der neutralen Faser dieser Module bezüglich der
neutralen Faser der Streben verhindert wird. Das Prinzip der Erfindung erlaubt
auch eine freie Wahl der Form der Module: variabler Winkel zwischen
den Segmenten, Segmente verschiedener Länge und/oder verschiedener Querschnitte, „V"-, „M"- oder „Z"-Formen, wie vorstehend
definiert, Anpassung der Formen und Abmessungen der Winkelbereiche,
in denen die Ausführung der
Schweißverbindungen
mit den Streben erfolgt, und zwar zur Lösung der Probleme der Werkstoff-Ermüdung und
zur Beherrschung der Dezentrierung der neutralen Fasern.
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Festzustellen
ist auch, dass der Ausleger als Ganzes herstellbar ist aus einem
flachen Produkt (Stahlblech), das in allen Nuancen verfügbar ist,
einschließlich
der Stähle
mit hoher Elastizitätsgrenze, was
für die
Streben besonders wichtig ist.
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Schließlich bietet
die Erfindung die Möglichkeit,
den Produktionsablauf der Auslegerelemente zu optimieren: da diese
Produktion ausgehend von der Versorgung mit einem einzigen Materialtyp
in Form eines flachen Produkts aufgenommen werden kann; da eine
deutliche Verringerung der Zahl der notwendigen Teile erreicht wird,
weil ein einziges Dreiecksmodul das Äquivalent für zwei oder mehrere herkömmliche
Diagonalelemente ist, wobei jedes Segment eines Moduls einem Diagonalelement
entspricht; und da die Umformungsvorgänge auf drei Arten von Arbeitsgängen beschränkt sind:
Ausschneiden, Falzen und Schweißen,
die automatisiert werden können.
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden mit Hilfe der folgenden
Beschreibung mit Bezug auf den beigefügten schematischen Zeichnungssatz, der
beispielhaft ein Ausführungsbeispiel
dieses Auslegerelements für
einen Turmdrehkran sowie einige Varianten darstellt:
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1 ist
eine Gesamtansicht in Draufsicht von oben eines erfindungsgemäßen Auslegerelements;
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2 ist
eine Draufsicht von unten dieses Auslegerelements;
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3 ist
eine Seitenansicht des Auslegerelements der 1 und 2;
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4 ist
eine Querschnitts-Ansicht entlang IV-IV des Auslegerelements der 3;
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5 ist
eine Querschnitts-Ansicht entlang V-V des Auslegerelements der 3;
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6 ist
eine Vorderansicht eines Dreiecksmoduls dieses Auslegerelements,
vor der Falzung dargestellt;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht des Dreiecksmoduls der 6 in
seinem Endzustand;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht einer Variante dieses Dreiecksmoduls;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer anderen Variante dieses Dreiecksmoduls.
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Die 1 bis 5 zeigen
ein Auslegerelement mit dreieckigem Querschnitt für einen
Turmdrehkran. Das Auslegerelement umfasst eine obere Strebe 1 und
zwei untere Streben 2 und 3, die parallel zueinander
sind und von denen jeweils zwei Streben zwei geneigte Seitenflächen bilden,
die bezogen auf die mittlere Längsebene 4 des
Auslegerelements symmetrisch sind, sowie eine im wesentlichen horizontale
untere Fläche.
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Die
obere Strebe 1 ist aus gestanztem und gefalztem Blech hergestellt,
insbesondere aus Stahl, dessen Elastizitätsgrenze höher ist als 360 N/mm2. Die obere Strebe 1 hat einen
Querschnitt in Form eines umgekehrten „V", wobei dieser Querschnitt längs der
Strebe stufenlos variabel ist, und zwar, noch genauer gesagt, von
einem ihrer Enden zum anderen Ende abnehmend (siehe 3 und
vergleiche auch die 4 und 5).
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Die
zwei unteren Streben 2 und 3, die eine Rollbahn
für einen
Laufwagen bilden, sind ebenfalls aus gestanztem und gefalztem Blech
hergestellt, insbesondere aus Stahl, dessen Elastizitätsgrenze
höher ist
als 360 N/mm2. Jede der unteren Streben 2 oder 3 hat
einen rechteckigen Querschnitt, der längs dieser Strebe stufenlos
variabel ist, und zwar, noch genauer gesagt, einen Querschnitt mit
abnehmender Höhe
von einem Ende zum anderen Ende (siehe 3 und vergleiche
auch die 4 und 5).
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An
den Enden der drei Streben 1, 2 und 3 sind
Verbindungsstücke
vorgesehen für
den Zusammenbau des betrachteten Auslegerelements mit anderen ähnlichen
Auslegerelementen. Demnach trägt die
obere Strebe 1 an einem Ende ein Verbindungsstück 5,
das eine Gabel bildet, und am anderen Ende ein Verbindungsstück 6,
das einen Zapfen bildet. Ebenso trägt jede der unteren Streben 2 und 3 an
ihren jeweiligen Enden Verbindungsstücke 7 und 8.
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Die
zwei Seitenflächen
und die untere Fläche des
Auslegerelements werden jeweils durch eine Reihe von Dreiecksmodulen 9 gebildet.
Bei dem betrachteten Beispiel umfasst jedes Dreiecksmodul 9 zwei
geradlinige Segmente 10 und 11, die bei 12 so miteinander
verbunden sind, dass sie einen Winkel bilden und das Dreiecksmodul 9 eine „V"-förmige-Konfiguration
hat.
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Jedes
Dreiecksmodul 9 ist aus gestanztem und dann gefalztem Blech
hergestellt, wobei die 6 die Form des gestanzten Blechs
vor dem Falzen zeigt, während
die 7 die endgültige
Form des Dreiecksmoduls 9 zeigt, wie sie nach dem Falzen des
Blechs erreicht wird.
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Das
Falzen des Blechs wird am ersten Segment 10 entlang einer
längslaufenden
Falzlinie 13 und am zweiten Segment 11 entlang
einer längslaufenden
Falzlinie 14 durchgeführt.
Nach dem Falzen zeigen die zwei Segmente 10 und 11 demnach
eine Winkelprofilform.
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An
den freien Enden der zwei Segmente 10 und 11 sowie
im Winkelbereich 12 hat das Blech spezielle Ausschnitte 15, 16, 17 und 18 in
Form eines einspringenden Winkels, die seitliche Freistiche definieren.
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Wie
auch noch die 6 und 7 zeigen, und
zwar speziell für
das zweite Segment 11 nahe bei seinem freien Ende, können die
Segmente des Dreiecksmoduls 9 einen über die Länge variablen Querschnitt besitzen
(mit Verjüngung
oder Verbreiterung).
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Inbesondere
hinsichtlich der Seitenflächen des
Auslegerelements (siehe 3) erfolgt die Montage der Dreiecksmodule 9 so,
dass der Winkelbereich 12 jedes Moduls 9 an der
oberen Strebe 1 befestigt ist, während die freien Enden der
zwei Segmente 10 und 11 jedes Moduls 9 an
einer unteren Strebe, wie etwa der Strebe 2 befestigt sind.
Eine bestimmte Anzahl von Dreiecksmodulen 9 wird so aufeinanderfolgend über die
Länge des
Auslegerelements montiert, wobei das Ende des zweiten Segments 11 eines
Moduls 9 dem Ende des ersten Segments 10 des folgenden
Moduls 9 benachbart ist.
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Die
Befestigung jedes Dreiecksmoduls 9 an den Streben 1, 2, 3 wird
durch Schweissen ausgeführt.
Insbesondere der Winkelbereich 12 jedes Moduls 9 hat
eine Breite, die an die Schweißverbindung mit
einem der zwei Flügel
der oberen Strebe 1 angepasst ist. Die seitlichen Freistiche 15, 16, 17 und 18, die
sich im Bereich der Verbindungen jedes Dreiecksmoduls 9 mit
den Streben 1, 2, 3 befinden, ermöglichen
einen bequemen Zugang für
das Schweißgerät.
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Zur
Bildung der unteren Fläche
des Auslegerelements werden nach dem gleichen Prinzip weitere Dreiecksmodule 9 zwischen
den zwei unteren Streben 2 und 3 montiert und
verschweißt
(siehe 2).
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Bei
dem bisher mit Bezug auf die 1 bis 7 beschriebenen
Beispiel hat jedes Dreiecksmodul 9 zwei Segmente 10 und 11 ungleicher
Länge. Das
Längenverhältnis der
zwei Segmente 10 und 11 kann geändert werden,
und bei einer nicht dargestellten Variante haben diese zwei Segmente 10 und 11 die
gleiche Länge,
wodurch das Dreiecksmodul symmetrisch wird.
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Die 8 und 9 zeigen
weitere Varianten.
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Die 8 zeigt
ein Dreiecksmodul 9 in allgemeiner „M"-Form, das zwei geradlinige Segmente 10 und 11 umfasst,
die in einem Winkelbereich 12 miteinander verbunden sind,
und ein drittes geradliniges Segment 19, das sich zwischen
den zwei vorstehenden Segmenten 10 und 11 befindet
und ebenfalls im Winkelbereich 12 befestigt ist, der hier
relativ länglich ist.
Das dritte Segment 19 ist nicht längsgefalzt und bewahrt demnach
eine flache Form.
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Die 9 zeigt
ein Dreiecksmodul 9'' in allgemeiner „Z"-Form, das ein erstes
geradliniges, längs
gefalztes Segment 20 umfasst, sowie ein zweites geradliniges
Segment 21, das am ersten in einem ersten Winkelbereich 22 befestigt
ist, und ein drittes geradliniges Segment 23, das am vorhergehenden Segment
in einem zweiten Winkelbereich 24 befestigt ist.
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Bei
diesen Varianten sind die Dreiecksmodule 9' und 9'' ebenfalls
aus gestanzten und gefalzten Blechen hergestellt.
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Man
würde den
Rahmen der Erfindung nicht verlassen:
- – durch Änderungen
der Formen der Dreiecksmodule, wie etwa die Änderung des Winkels der „V"-förmigen Module
oder die Bildung von Modulen in „W"-Form oder auch eine Kombination der vorstehend
beschriebenen Formen;
- – durch
Verwendung der gleichen Dreiecksmodule in Verbindung mit herkömmlichen
Streben (die nicht aus gestanztem und gefalztem Blech bestehen);
- – durch
Einsatz der Erfindung bei Kranauslegern mit nicht dreieckigem, sondern
rechteckigem oder trapezförmigem
Querschnitt, wobei in diesem Fall die Dreiecksmodule an den vier
Flächen
jedes Auslegerelements angeordnet sind, das heißt, an den zwei Seitenflächen, der
oberen Fläche
und der unteren Fläche.