EP2942317A1

EP2942317A1 - Kran

Info

Publication number: EP2942317A1
Application number: EP15166807.6A
Authority: EP
Inventors: Helmut Quirxtner; Christoph Quirxtner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2015-11-11

Abstract

einen Balken (1) aufweisend einen Balkenquerschnitts (2) umfassend einen geschlossenen Balkenquerschnittsteilbereich (9) und einen offenen Balkenquerschnittsteilbereich (8), eine zumindest teilweise im Balkenquerschnitt (2) angeordnete Laufkatze (3), welche eine Seiltrommel (4) und einen Seilwindenantrieb (5) zum Abrollen und Aufrollen eines Seiles (6) umfasst, welches Seil den offenen Balkenquerschnittsteilbereich (9) durch zumindest eine Öffnung (15) durchkreuzt, wobei die Laufkatze (3) am Balken (1) durch zumindest ein Auflager (10) gelagert ist, welches Auflager (10) eine Auflagerträgheitsachse (27) aufweist und eine von der Laufkatze (3) auf das Auflager (10) zu überleitende Kraft F im Bereich der Auflagerträgheitsachse (27) in das Auflager (10) eingeleitet wird, welche Auflagerträgheitsachse (27) deckungsgleich mit einer Trägheitsachse zumindest eines Teils des geschlossenen Balkenquerschnittteilbereiches ist, welcher Teil an das Auflager (10) angrenzt, sodass aus der Einleitung der Kraft F stammenden Schnittmomentenkräfte in den an das Auflager angrenzenden Teilen unterbunden werden.

Description

Diese Erfindung betrifft einen Kran umfassend einen Balken aufweisend einen Balkenquerschnitt umfassend einen geschlossenen Balkenquerschnittsteilbereich und einen offenen Balkenquerschnittsteilbereich, eine zumindest teilweise im Balkenquerschnitt angeordnete Laufkatze, welche eine Seiltrommel und einen Seilwindenantrieb zum Abrollen und Aufrollen eines Seiles umfasst, welches Seil den offenen Balkenquerschnittsteilbereich durch zumindest eine Öffnung durchkreuzt.
EP339015 offenbart keinen Balken als Teil der Kranvorrichtung, in dessen Querschnitt eine Laufkatze oder eine ähnliche Transporteinheit geführt ist.
DE359438 offenbart eine Laufkatze mit einem abgehängten starren Gerüst. DE359438 liefert keine Lösung zu der Aufgabenstellung der Minimierung der Bauhöhe eines Kranes.
Figur 1 von DE1906212 zeigt eine Laufkatze, die unterhalb des Balkens geführt ist.
DE2106291 offenbart ebenso keinen Lösungsvorschlag zur Führung der Laufkatze innerhalb des Balkens.
DE2555316 offenbart ebenso keine Anleitung zur Anordnung der Laufkatze im Trägerinneren.
Die Figuren von CN201932818 offenbaren eine an der Oberseite des Balkens angeordnete Laufkatze.
Es ist den Figuren von CN203173705 kein Hinweis für eine Anordnung der Laufkatze im Trägerinneren zu entnehmen.
DE2000128 betrifft eine spezielle Ausbildung des Balkens zur Reduktion der Bauhöhe. Die Anordnung der Laufkatze wird nicht im Sinne der folgenden Offenbarung in DE2000128 behandelt.
DE3731245 beschreibt eine spezielle Ausbildung des Querschnittes des Balkens zur Erreichung einer hohen Biegesteifigkeit.
US7341159 betrifft eine Sicherheitsvorrichtung.
DE3043506A1 , DE2009663A1 , DE1032497B und DE1084887B offenbaren die seitliche Anbindung des Auflagers an die Strebe, wodurch ein für den Balkenquerschnitt ungünstiger Momentenkraftverlauf geschaffen wird.
Die im Folgenden offenbarte Erfindung stellt eine Lösung zu der Aufgabenstellung der Reduktion der Bauteilhöhe von Balkenkränen sowie eine deutliche Gewichtsreduktion gegenüber Kranen nach dem Stand der Technik dar.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Laufkatze am Balken durch zumindest ein Auflager gelagert ist, welches Auflager eine Auflagerträgheitsachse aufweist und eine von der Laufkatze auf das Auflager zu überleitende Kraft F im Bereich der Auflagerträgheitsachse in das Auflager eingeleitet wird, welche Auflagerträgheitsachse - in einer Schnittansicht des Balkenquerschnittes gesehen - deckungsgleich mit einer Trägheitsachse zumindest eines Teils des geschlossenen Balkenquerschnittteilbereiches ist, welcher Teil an das Auflager angrenzt, sodass aus der Einleitung der Kraft F stammenden Schnittmomentenkräfte in den an das Auflager angrenzenden Teilen unterbunden werden.
Vorzugsweise entstehen wegen der Anordnung der Auflagerträgheitsachse und der Trägheitsachsen des an das Auflager angrenzenden Teils des geschlossenen Balkenquerschnittes keine Schnittmomente im Balkenquerschnitt bei Aufnahme von Kräften durch das Auflager.
Sind mehrere Auflager vorgesehen, so sind vorzugsweise alle Auflager gemäß obiger Offenbarung angeordnet. Aus geometrischen Gründen verwendet der Fachmann Profile als Auflager, welche Profile eine in Richtung der Laufkatze eine offene Seite aufweisen und zur Verbindung der Teilbereiche des Balkenquerschnittes eine geschlossene Form aufweisen. Der Fachmann kann beispielsweise ein U-Profil (oder auch C-Profil genannt) als Auflager verwenden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Krans liegt darin, dass eine vertikale Kraft F von der Laufkatze auf das Auflager zu übertragen ist. Der Fachmann ordnet diese vertikale Kraft F im Bereich der vertikalen Achsenträgheitsachse an. Die Achsenträgheitsachse und die Trägheitsachse zumindest eines Teils des geschlossenen Balkenquerschnittteilbereiches, welcher Teil an das Auflager angrenzt, sind deckungsgleich angeordnet. Der Fachmann erkennt, dass zur Aufnahme einer vertikalen Kraft F, die Trägheitsachse jener Teile des geschlossenen Balkenquerschnittteilbereiches - im Querschnitt gesehen - deckungsgleich mit der vertikalen Auflagerträgheitsachse angeordnet sind, welche Teile nach der gängigen Lehre einen Einfluss auf die Aufnahme von vertikalen Lasten haben.
Nach der gängigen Lehre haben sich im Wesentlichen in Kraftrichtung erstreckende Teile eines Balkenquerschnittes aus einer Vielzahl von Teilen des Balkenquerschnittes einen wesentlichen Einfluss auf die Aufnahme von Kräften. Demzufolge haben sich in der Hauptsache vertikal erstreckende Teile des Balkenquerschnittes aus einer Vielzahl von beliebig zu der Kraft orientierten Teilen eines Balkenquerschnittes einen wesentlichen Einfluss auf die Aufnahme von vertikalen Kräften.
Vorzugsweise ist die gesamte Laufkatze innerhalb des Balkenquerschnittes angeordnet. Diese Anordnung der Laufkatze bedingt die Ausbildung eines offenen Querschnittsbereiches, um ein Hebezeug aus dem Inneren des Querschnittes führen zu können. Das Hebezeug kann beispielsweise ein Seil oder eine Kette sein, welches beziehungsweise welche auf einer Trommel aufgerollt wird. Das Hebezeug kann auch ein mechanisches System wie eine Teleskopstange oder ein Scherenhebel sein, welche mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch, elektrisch und/oder elektronisch gesteuert, angetrieben sind. In der Offenbarung der Erfindung wird der Begriff "Seil" als Hebezeug zum Heben und auch Senken von Lasten verwendet, da ein Seil als Hebezeug am gebräuchlichsten ist.
Das Verwenden von offenen Querschnittsteilbereichen im Balken reduziert die Torsionssteifigkeit des Balkens. Dies ist vor allem bei Zweiträgerlaufkränen ein schwerwiegendes Problem, da diese Kräne mit hohen Beschleunigungen und zum Teil unter hoher Last auf Kranbahnen bewegt werden. Die Erfinder lösen dieses Problem durch die Anordnung der Auflager zur Lagerung der Laufkatze am Balken in der Weise, dass die Auflager in einem geschlossenen Querschnittsbereich am Balken im Wesentlichen gegenüber der Öffnung angebracht sind. Aus dieser Anordnung der Auflager am Balken resultiert eine minimale Belastung des Balkens zufolge exzentrisch eingeleiteter Kräfte, da durch diese Anordnung der Auflager im Balkenquerschnitt ein stabiles System geschaffen wird. Zudem weist der erfindungsgemäße Kran im Vergleich zu einem Kran nach dem Stand der Technik eine deutlich geringere Bauhöhe auf, da die Laufkatze mitsamt dem Hebezeug zur Gänze oder zumindest teilweise im Balkenquerschnitt angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Öffnung in jenem Teilbereich des Balkenquerschnittes angeordnet, welchen Teilbereich das aus dem Querschnittsinneren heraustretende Seil ohne das Vorsehen von Umlenkrollen verlässt.
Die Laufkatze kann auch im Rahmen dieser Erfindung Umlenkvorrichtungen umfassen, mittels welcher Umlenkvorrichtungen die Erstreckungsrichtung des aus dem Balkenquerschnittinneren heraustretenden Seiles definiert wird. In Ergänzung zu den an der Laufkatze angeordneten Umlenkvorrichtungen kann der Fachmann weitere Umlenkvorrichtungen am erfindungsgemäßen Kran anordnen, um eine gewünschte Führung des Seiles zu erzielen.
Das Vorsehen von offenen Querschnittsteilbereichen im Balken schafft darüber hinaus eine Gewichtsreduktion.
Die Auflager können zur Führung von auf der Laufkatze angeordneten Wälzlagern, Rolllagern, Gleitlagern, Raupen oder Umlaufwälzlagern ausgebildet sein. Die Auflager können auch ein berührungsloses Lager als ein Teil eines Magnetantriebes sein.
Die Walzen der Wälzlager, die Rollen der Rolllager oder die Gleitflächen der Gleitlager können nach dem Stand der Technik jede beliebige Form aufweisen und sind nach der gängigen Lehre zu dimensionieren. Die Rollen und Walzen können insbesondere kegelförmig, zylinderförmig, mit einer konkaven oder einer konvexen Lauffläche ausgebildet sein. Die Rollen, Walzen oder Gleitflächen wiesen eine hinreichend große Breite auf, sodass die Auflagerträgheitsachse stets die Lauffläche beziehungsweise die Gleitflächen schneidet. Der Fachmann wählt die Breite der Lauffläche beziehungsweise der Gleitflächen hinreichend breit, um so Toleranzen im Bereich des Auflagers ausgleichen zu können. Letzteres ist eine vom Fachmann vorzunehmende Dimensionierungsaufgabe, bei welcher der Fachmann auch die sichere Aufnahme der Kräfte im Auflager und die sichere Weiterleitung der Kräfte im Auflager berücksichtigt.
Eine Trägheitsachse ist unter Verweis auf die gängige Lehre definiert als jene Linie durch einen Querschnitt, entlang welcher Line bei Belastung des Querschnittes durch eine Kraft, deren Krafteinleitungspunkt auf der Linie liegt und welche Kraft parallel zu der Trägheitsachse orientiert ist, keine Torsionsmomentenbelastung durch die Kraft hervorgerufen wird.
Die Kraft F wird durch das Eigengewicht der Laufkatze und durch auf die Laufkatze wirkende Nutzlasten gebildet. Die Kraft F kann eine statische Kraft oder eine dynamische Kraft sein.
Diese Erfindung schließt auch ein, dass Teilbereiche oder der gesamte Bereich des Balkens als Fachwerksträger ausgebildet sind. Vorzugsweise ist der gesamte Balken als ein Fachwerksträger ausgebildet.
Insbesondere die Ausbildung des Balkens des erfindungsgemäßen Krans als Fachwerksträger schafft eine Gewichtsersparnis. Diese Gewichtsersparnis von etwa 40% im Vergleich zu ähnlichen Kränen nach dem Stand der Technik ist insbesondere durch die geringe Bauhöhe des erfindungsgemäßen Krans bedingt.
Es können auch Teilbereiche des Balkens als Kastenträger ausgebildet sein. Der Kastenträger ist jedoch im Allgemeinen schwerer als ein Fachwerksträger (bei gleicher Spannweite und Belastung).
Die Laufkatze kann am Balken in Bereichen angrenzend an den offenen Balkenquerschnittsteilbereich mittels weiterer Auflager gelagert sein, welche weiteren Auflager zur Weiterleitung von Torsionskräften zwischen dem Balken und der Laufkatze geeignet sind.
Die weiteren Auflager sind nach dem Stand der Technik auszubilden, dass diese Kräfte, insbesondere Zugkräfte und Druckkräfte aus Torsionskräften zwischen Balkenquerschnitt und Laufkatze übertragen können. Beispielsweise können die weiteren Auflager mehrere Rollen, umlaufende Wälzkörper oder Raupen aufweisen, welche an gegenüberliegenden Oberflächen einer Schiene zur Weiterleitung von Zugkräften oder Druckkräften zwischen Rollen und Schiene angeordnet sind.
Durch die Anordnung der weiteren Auflager wirken Balkenquerschnitt und Laufkatze hinsichtlich der Aufnahme von Torsionskräften als ein stabiles statisches oder dynamisches Element. Die Laufkatze ist nicht zuletzt deswegen als sehr steif anzusehen, weil die Laufkatze das Hebezeug und den Antrieb umfasst. Es wird hierbei der im Vergleich zu der Laufkatze weichere geschlossene Querschnitt an die steifere Laufkatze angelenkt.
Der Balken weist in seinem Druckbereich vorzugsweise Konstruktionselemente auf, welche sich über hoch belastete Druckbereiche des Balkens erstrecken. Das Problem des Ausknickens von mehreren miteinander verbundenen Konstruktionselementen an der Fügestelle entfällt somit. Die Fügestelle kann nach der gängigen Lehre eine Schwachstelle darstellen.
Figur 1 bis Figur 4 zeigen Skizzen von Ausführungsformen von Querschnitten eines erfindungsgemäßen Krans.
Figur 5 und Figur 6 zeigen Konstruktionszeichnungen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Krans.
Die Figuren sind keinesfalls als einschränkend auf den Gegenstand der Erfindung zu werten. Der Fachmann kombiniert auch unter Heranziehung seines Fachwissens die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele.
In den Figuren sind die nachstehenden Elemente durch die folgenden Bezugszeichen gekennzeichnet.

1: Balken
2: Balkenquerschnitt
3: Laufkatze
4: Seiltrommel
5: Seilwindenantrieb
6: Seil
7: Seilabrollrichtung
8: offener Balkenquerschnittsteilbereich
9: geschlossener Balkenquerschnittsteilbereich
10: Auflager
11: weitere Auflager
12: Torsionskraft
13: Druckbereich
14: Zugbereich
15: Öffnung
16: frei
17: Biegenulllinie
18: Obergurt beziehungsweise Querverbund
19: Steg
20: Torsionswinkel
21: Schiene
22: Walze
23: vertikale Diagonalstreben
24: Untergurt
25: horizontale Diagonalstreben
26: horizontale Querstreben
27: Auflagerträgheitsachse
28: Trägheitsachse
29: Trägerachse
30: Kastenquerschnitt
31: Bereich Biegenulllinie
32: Beschleunigungskraft zufolge Bewegung Laufkatze
33: Beschleunigungskraft zufolge Bewegung Balken

Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Ausführungsform eines Balkenquerschnittes eines Balkens 1 für einen erfindungsgemäßen Kran. Der Kran umfasst den Balken 1, eine im Balkenquerschnitt 2 angeordnete Laufkatze 3, welche eine Seiltrommel 4 und einen Seilwindenantrieb 5 zum Abrollen und Aufrollen eines Seiles 6 umfasst. Das Seil 6 wird in Figur 1 nach unten (Seilabrolleinrichtung 7) abgerollt.
Der Balkenquerschnitt 2 wird durch einen Querverbund 18 (nach der gängigen Lehre auch als Obergurt bezeichnet) und am Querverbund 18 angebrachte Stege 19 gebildet. Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Stege 19 an den Enden des Querverbundes 18 angebracht. Der Querverbund 18 und die Stege 19 bilden einen U-förmigen beziehungsweise C-förmigen, geschlossenen Balkenquerschnittsteilbereich 9 aus. Der Balkenquerschnitt 2 weist einen offenen Balkenquerschnittsteilbereich 8 mit einer Öffnung 15 auf. Das sich in Seilabrollrichtung 7 erstreckende Seil 6 durchkreuzt den Balkenquerschnitt im Bereich der Öffnung 15.
Der geschlossene Balkenquerschnittsteilbereich 9 erstreckt sich gegenüberliegend zu der Öffnung 15.
Die Laufkatze 3 ist am geschlossenen Balkenquerschnittsteilbereich 9 mittels Auflager 10 gelagert. Die Auflager 10 sind im Eckbereich zwischen dem Querverbund 18 und dem jeweiligen Steg 19 angeordnet. Die Laufkatze 3 ist im Balkenquerschnitt 2 möglichst nahe dem Querverbund 18 situiert, um unter Minimierung eines Abstandes zwischen Laufkatze 3 und Querverbund 18 eine Aufnahme der Kräfte aus der Laufkatze im Querverbund 18 sicherzustellen. Durch diese Anordnung werden Schnittmomentkräfte vermieden.
Das Auflager 10 weist eine Auflagerträgheitsachse 27 auf, welche Auflagerträgheitsachse 27 - in der Ebene des Schnittbildes der Figur 1 gesehen - deckungsgleich mit der Trägheitsachse 28 jener Teile des geschlossenen Balkenquerschnittes ist, welche Teile an das Auflager 10 angrenzen. Der Fachmann erkennt, dass bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform, die Auflagerträgheitsachse 27 nur mit der Trägheitsachse 28 des Stegs 19 deckungsgleich angeordnet sein muss, um das Auftreten von Schnittmomentkräften im Kontaktbereich zwischen Auflager 10 und dem Steg 19 zu unterbinden. Nach der gängigen Lehre nimmt die Steg 19 die vertikalen Kräfte F auf. Die Kraft F erzeugt wegen der deckungsgleichen Anordnung der Auflagerträgheitsachse 27 und der Trägheitsachse 28 des Stegs 19 kein Moment in den Stegen 19.
Die Kraft F erzeugt kein Biegemoment im Querverbund 18. Die vertikale Kraft F wird in der Hauptsache durch die Stege 19 aufgenommen.
Die Laufkatze 3 ist innerhalb des Balkenquerschnittes 2 und unterhalb des Querverbundes 18 angeordnet.
Die Höhe des Querverbundes 18, des Steges 19 und der Laufkatze 3 ergibt sich aus den Anforderungen an den erfindungsgemäßen Kran.
Nach der gängigen Lehre weisen hergestellte Werkstücke Fertigungstoleranzen auf. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform wird beispielhaft die Fertigungstoleranz des Toleranzwinkels 20 des rechten Stegs 19 veranschaulicht. Eine derartige Fertigungstoleranz verursacht eine Momentenbelastung M, wie in Figur 1 schematisch dargestellt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Auflagers 10 im geschlossenen Querschnittsbereich 9, insbesondere im Eckbereich zwischen Querverbund 18 und Steg 19 kann - wie der Fachmann erkennen kann - der Einfluss des Toleranzwinkels 20 und der hieraus resultierenden Momentenkraftbelastung minimiert werden. Wegen der Anordnung des Auflagers 10 im geschlossenen Querschnittsteilbereich 9 wird ein nur sehr kleiner mechanischer Hebel ausgebildet.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Figur 1 ist beim linken Steg 19 kein Toleranzwinkel eingetragen.
Eine mit Hilfe des Seiles 6 gehobene Kraft F verursacht wegen der Exzentrizität e des Seiles 6 zu der Trägerachse 29 eine Torsion. Die hieraus entstehenden Biegemomente werden durch die steife Laufkatze 3 aufgenommen, sodass von der Laufkatze 3 ausschließlich Auflagerkräfte und explizit keine Auflagermomente in die Auflager 10 übertragen werden. Die Auflagerkräfte sind nach der gängigen Lehre bei jedem Auflager in Abhängigkeit der Exzentrizität unterschiedlich groß, sodass hieraus entstehende, auf den Balkenquerschnitt 2 wirkende und von diesem aufzunehmende Torsionskräfte 11 durch den Querverbund 18 und die Stege 19 aufgenommen werden.
Gemäß gängiger Lehre nehmen die Stege 19 die durch die Kraft F verursachte Biegekraft auf. Der Balken 1 erfährt hierbei unter Ausbildung einer Druckzone 13 und einer Zugzone 14 eine Biegung um die Biegenulllinie 17. Die maximal aufnehmbare Kraft F in Bezugnahme auf die Biegung wird durch die zulässige Zugfestigkeit des Werkstoffes des Steges 19 vorgegeben.
Die hier diskutierte Erfindung ist von dem Leitgedanken geprägt, die Belastung des Balkenquerschnittes 2 durch eine Anordnung der Elemente so gering wie möglich zu halten.
Der Fachmann erkennt, dass sich eine Situierung des Auflagers 10 im Bereich des offenen Balkenquerschnittsteilbereiches 8 wegen der üblichen Fertigungstoleranzen und/oder einer Exzentrizität des Seiles im Vergleich zu erfindungsgemäßen Ausführungsform negativ verhalten würde.
Figur 2 zeigt eine Skizze einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kranes.
Der Kran umfasst wiederum einen Balken 1 aufweisend einen Balkenquerschnitt 2 und eine Laufkatze 3. Die Laufkatze 3 umfasst wiederum eine Seiltrommel 4 und einen Seilwindenantrieb 5 zum Abrollen und Aufrollen eines Seiles 6.
Die Laufkatze 3 ist wiederum innerhalb des Balkenquerschnittes 2 und möglichst nahe zu dem Oberbalken angeordnet. Hierzu weist der Balkenquerschnitt 2 einen in Seilabrollrichtung 7 offenen Balkenquerschnittsteilbereich 8 mit einer Öffnung 15 auf. Der Balkenquerschnitt 2 weist eine polygonale Form (geschlossener Balkenquerschnittsbereich 9) mit einer Öffnung 15 (offener Balkenquerschnittsbereich) auf. Die Laufkatze 3 ist am Balken 1 am geschlossenen Balkenquerschnittsteilbereich 9 mittels Auflager 10 gelagert ist. Zum leichten Abrollen des Seiles ohne die Verwendung von Umlenkrollen erstreckt sich der geschlossene Balkenquerschnittsteilbereich 9 im Wesentlichen gegenüberliegend zu dem offenen Balkenquerschnittsteilbereich 8.
Eine durch eine auf dem Seil 6 lastende Kraft F verursacht ein Biegemoment des Balkens 1 um die Biegenulllinie 17, wobei eine Druckzone 13 und eine Zugzone 14 ausgebildet wird. Bei einer Exzentrizität e der Kraft F oder zufolge Fertigungstoleranzen kann eine Kraft F eine Torsion verursachen, welche über den gesamten Balkenquerschnitt 2 aufgenommen wird.
Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform der Figur 1. Es sind zusätzlich seitlich zu den Stegen 19 Untergurte 24 angeordnet, welche ebenso statisch bei Biegung des Balkens 1 wirken. Die Form der Untergurte 24 (Breite, Höhe, Querschnitt) ergibt sich aus der Berechnung sowie der erforderlichen Breite der Öffnung 15.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Balkenquerschnittes 2 eines Balkens 1 für einen erfindungsgemäßen Kran. Der Kran umfasst weiters eine Laufkatze 3, welche wiederum eine Seiltrommel 4 und einen Seilwindenantrieb 5 zum Abrollen und Aufrollen eines Seiles 6 umfasst.
Der Balkenquerschnitt 2 wird durch einen offenen Balkenquerschnittsteilbereich 8 und durch einen geschlossenen Balkenquerschnittsteilbereich 9 gebildet. Der geschlossene Balkenquerschnittsteilbereich wird durch die Stege 19, den Querverbund 18 und den Kastenquerschnitt 30 gebildet.
Der offene Balkenquerschnitt 8 weist zumindest eine Öffnung 15 in jenem Teilbereich auf, in welchen Teilbereich das Seil 6 den offenen Querschnittsteilbereich 8 kreuzt.
Die Laufkatze 3 ist am Balken 1 benachbart zu einem geschlossenen Balkenquerschnittsteilbereich 9 mittels Auflager 10 gelagert ist, welcher geschlossener Balkenquerschnittsteilbereich 9 im Wesentlichen sich gegenüberliegend zu der Öffnung 15 erstreckt. Es ist somit eine Anordnung der Laufkatze 3 zumindest teilweise innerhalb des Balkenquerschnittes 2 möglich.
Die Auflagerträgheitsachsen 27 der Auflager 10 sind wiederum deckungsgleich mit den Trägheitsachsen 28 der vertikalen Teile des Balkenquerschnittes, nämlich mit den Trägheitsachsen 28 der Stege 19 und den Trägheitsachsen 28 der vertikalen Teile des Balkenquerschnittes angeordnet. Dadurch wird eine Momentenbelastung der Stege 19 durch das Einbringen der vertikalen Kraft F vermieden.
Bei einer Biegebelastung des Balkens 1 kommt es in Abhängigkeit der statischen Eigenschaften des Balkenquerschnittes 2 zu der Ausbildung der Zugzone 14 und einer Druckzone 13. Die Zugzone 14 erstreckt sich unterhalb der Biegenulllinie 17; die Druckzone 13 erstreckt sich oberhalb der der Biegenulllinie 17.
Eine durch eine Exzentrizität e der Kraft F hervorgerufene Torsionskraft 12 wird ausschließlich durch den geschlossenen Querschnittsteilbereich 9, insbesondere durch den Kastenquerschnit 30 und den Querverbund 18 aufgenommen. Torsionskräfte 12 sind in Balkenlängsachse orientierte (in Figur 3 rechtwinkelig zu Betrachtungsebene) Zugkräfte und Druckkrafte.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt 2, welcher ähnlich zu dem Querschnitt der Figur 1 ist, jedoch an den unteren Enden der Stege 19 weitere Auflager 11 aufweist. Der in Figur 4 gezeigte Balkenquerschnitt 2 hat mit Ausnahme der Aufnahme eine durch eine Exzentrizität der Kraft F bedingten Torsionskraft die gleiche Wirkungsweise wie der Balkenquerschnitt gemäß Figur 1.
Die weiteren Auflager 11 erlauben die Übertagung von Zug- und Druckkräften zwischen dem jeweiligen unteren Ende des Steges 19 und der Laufkatz 3. Im Unterschied zu dem Querschnitt von Figur 1, bei welchem die Aufnahme der Torsion ausschließlich durch den Querverbund 18 erfolgte, wirken nun die Stege 19, Querverbunden 18 und die Laufkatze 3 mitsamt den weiteren Auflagern 11 bei der Aufnahme der Torsionsmomente.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Balkenquerschnitt 2 können die Stege 19 in Folge von Schwingungen eine Pendelbewegung zeigen. Diese Pendelbewegung stellt insbesondere bei Stegen 19 mit einer großen Bauhöhe und/oder bei hohen Lasten ein Problem dar. Durch die im Balkenquerschnitt 2 angeordneten weiteren Auflager 11 wird diese Pendelbewegung der Stege 19 unterbunden.
Figur 5 und Figur 6 zeigen Konstruktionszeichnungen einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kranes. Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Balkenquerschnittes 2 mitsamt Laufkatze 3; Figur 6 zeigt eine Seitenansicht und eine Topansicht des Balkens 1. Wie aus Figur 6 ersichtlich ist der Balken als Fachwerksträger ausgebildet. Die Ausbildung des Balkens als Fachwerksträger erlaubt hier eine Optimierung des Verhältnisses von Eigengewicht zu der möglichen Kräfteaufnahme bei statischer und/oder dynamischer Belastung.
Der Balkenquerschnitt 2 in Figur 5 ist ähnlich zu dem in Figur 1 gezeigten Balkenquerschnitt aufgebaut. Der Balkenquerschnitt 2 umfasst einen sich in einer horizontalen Ebene erstreckenden Querverbund 18 und am Querverbundes 18 angebrachte Stege 19. Die Querverbunde 18 und der Steg 19 bilden einen c-förmigen Querschnitt aus, welches in Figur 5 nach unten einen offenen Querschnittsteilbereich 8 mit einer Öffnung 15 aufweist. Der geschlossene Querschnittsteilbereich 9 wird durch die Querverbunde 18 und die Stege 19 gebildet, welche einen nach unten offenen C-Balkenquerschnitt bilden. Bei der in Figur 5 und Figur 6 dargestellten Ausführungsform sind Querverbund 18 und der jeweilige Steg 19 ausschließlich mit dem Auflager 10 verbunden. Der offene Querschnittsteilbereich 8 befindet sich in jenem Teilbereich des Balkenquerschnittes, welchen das sich im Inneren des Balkenquerschnittes 2 erstreckende Seil (in Figur 5 nicht dargestellt) durchkreuzt.
Der offene Querschnittsteilbereich 8 ist unten angeordnet, sodass das Seil (in Figur 5 nicht dargestellt) mitsamt Haken und Hakenflasche ohne Umlenkungen zum Senken des Hakens abgerollt werden kann.
Die Laufkatze 3 ist im Inneren des Balkenquerschnittes 2 angeordnet. Ausschließlich ein Teilbereich des Hakens ragt aus dem Inneren des Balkenquerschnittes 2 heraus. Der Balkenquerschnitt 2 zeichnet sich dadurch durch seine geringe Bauhöhe aus.
Die Laufkatze 3 ist über Auflager 10 am Balkenquerschnitt 2 gelagert, sodass die Kraft F von der Laufkatze 3 in das Auflager 10 eingeleitet wird. Die Auflager 10 sind im Bereich des geschlossenen Querschnittsteilbereiches 9, in genaueren im jeweiligen Eckbereich von Querverbund 18 und Steg 19 angeordnet. Die Auflager 10 umfassen eine zwischen Querverbund 18 und Steg 19 angeordnete Schiene, welche Teil des Fachwerksträgers als Balken 1 ist, und Walzen 22. Die Walzen 22 sind mittels Achsen an der Laufkatze 3 gelagert, wobei in Figur 5 nur eine der beiden Walzen 22 dargestellt ist.
Die Auflager 10 sind symmetrisch zu der Trägerachse 29 angeordnet.
Die Auflagerträgheitsachse 27 und die Trägheitsachse 28 des am Auflager 10 angeschlossenen Stegs 19 sind deckungsgleich angeordnet. Der am Auflager 10 angeschlossene Steg 19 ist als jener Teil des geschlossenen Balkenquerschnittteilbereichs 9 anzusehen, welcher Teil an das Auflager 10 angrenzt. Durch die Anordnung von Auflager 10 zum jeweiligen Steg 19 in Bezug auf die Trägheitsachsen und die Einbringung der Kraft F im Bereich der Trägheitsachsen wird ein Kräftemoment zwischen Auflager 10 und jeweiligem Steg 19 unterbunden.
Der in Figur 5 ersichtliche Steg 19 wird - wie in Figur 6 oben dargestellt - durch vertikale Diagonalstreben 23 und durch einen Untergurt 24 gebildet. Der Querverbund 18 wird durchhorizontale Diagonalstreben 25 und Querstreben 26 ausgebildet. Die Schiene 21 ist zwischen Steg 19 und Querverbund 18 angeordnet, sodass der Querverbund 18 und der jeweilige Steg 19 ausschließlich über die als Auflager 10 wirkende Schiene 21 verbunden sind.
Bei der in Figur 5 und Figur 6 dargestellten Ausführungsform ist die Schiene 21 als U-Profil ausgebildet, welches U-Profil zur Aufnahme der Walzen 22 in Richtung Laufkatze 3 sein offenes Profil aufweist.
Der Balken 1 ist somit als Fachwerksträger ausgebildet. Der Balken 1 weist in seinem Druckbereich 13 die Schiene 21 als ein Konstruktionselement auf, welches sich über hoch belastete Druckbereiche 13 des Balkens 1 erstrecken. Das Problem des Knickens von Streben in einem Knoten entfällt somit. Die Schiene 21 erlaubt eine Bewegung der Laufkatze 3 in Erstreckungsrichtung des Balkens 1.
Hieraus resultiert, dass die Biegenulllinie 17 stets unterhalb der Schiene 21 verläuft, sodass die Schiene 21 im Druckbereich 13 und die Stege 19 im Zugbereich 14 situiert sind. Die Biegenulllinie 17 erstreckt sich vorzugsweise in dem Bereich 30, nämlich unterhalb der als Auflager wirkenden Schiene 21 und der in Figur 5 nicht eingetragenen Trägheitsachse des Untergurtes 24.
Es sind in die Figur 6 die Beschleunigungskräfte 32 zufolge einer Bewegung der Laufkatze 3 eingetragen. Da die Auflager 10 angrenzend an den Querverbund 18 angeordnet sind, können diese Beschleunigungskräfte 3 durch die die Schiene 21 aufgenommen werden. Die Schiene 21 ist durch die Diagonalstreben 25 gegen Ausknicken gesichert. Es ist hierbei entscheidend, dass die Schiene 21 und die den Querverbund 18 ausbildenden Diagonalstreben 25 und Querstreben unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, sodass möglichst keine Momentenkräfte entstehen.
Es ist weiters in Figur 6 die Beschleunigungskraft 33 zufolge einer Bewegung des Balkens 2 eingetragen. Auch hier können diese Kräfte unter Vermeidung von Momentenkräften durch das Auflager und den Querverbund 18 bestehend aus Diagonalstreben 25 und Querstreben 26 aufgenommen werden, da diese in unmittelbarer Nähe zu der als Auflager 10 wirkenden Schiene angeordnet sind.

Claims

Kran umfassend
einen Balken (1) aufweisend einen Balkenquerschnitts (2) umfassend einen geschlossenen Balkenquerschnittsteilbereich (9) und einen offenen Balkenquerschnittsteilbereich (8), eine zumindest teilweise im Balkenquerschnitt (2) angeordnete Laufkatze (3), welche eine Seiltrommel (4) und einen Seilwindenantrieb (5) zum Abrollen und Aufrollen eines Seiles (6) umfasst, welches Seil den offenen Balkenquerschnittsteilbereich (9) durch zumindest eine Öffnung (15) durchkreuzt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Laufkatze (3) am Balken (1) durch zumindest ein Auflager (10) gelagert ist,
welches Auflager (10) eine Auflagerträgheitsachse (27) aufweist und eine von der Laufkatze (3) auf das Auflager (10) zu überleitende Kraft F im Bereich der Auflagerträgheitsachse (27) in das Auflager (10) eingeleitet wird,
welche Auflagerträgheitsachse (27) deckungsgleich mit einer Trägheitsachse zumindest eines Teils des geschlossenen Balkenquerschnittteilbereiches ist, welcher Teil an das Auflager (10) angrenzt, sodass aus der Einleitung der Kraft F stammenden Schnittmomentenkräfte in den an das Auflager angrenzenden Teilen unterbunden werden.
Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die an das Auflager angrenzenden Teile des geschlossenen Querschnittes ausschließlich mit dem Auflager (10) verbunden sind.
Kran nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass Teilbereiche des Balkens (1) als Fachwerksträger ausgebildet sind.
Kran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Teilbereiche des Balkens (1) als Hohlkastenträger ausgebildet sind.
Kran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufkatze (3) am Balken (1) in Bereichen angrenzend an den offenen Balkenquerschnittsteilbereich 8) mittels weiterer Auflager (11) gelagert ist, welche weitere Auflager 11) zur Weiterleitung von Torsionskräften (12) zwischen dem Balken (1) und der Laufkatze (3) geeignet sind.
Kran nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (1) in seinem Druckbereich (13) Konstruktionselemente (15) aufweist, welche sich über hoch belastete Druckbereiche (13) des Balkens (1) erstrecken.