EP4092199B1 - Mastelement, insbesondere mäklerelement, für eine baumaschine - Google Patents

Mastelement, insbesondere mäklerelement, für eine baumaschine Download PDF

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EP4092199B1
EP4092199B1 EP21174782.9A EP21174782A EP4092199B1 EP 4092199 B1 EP4092199 B1 EP 4092199B1 EP 21174782 A EP21174782 A EP 21174782A EP 4092199 B1 EP4092199 B1 EP 4092199B1
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EP
European Patent Office
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mast
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guide
hollow
element according
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EP4092199C0 (de
EP4092199A1 (de
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Haas Josef
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Bauer Maschinen GmbH
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Bauer Maschinen GmbH
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    • E02D13/04—Guide devices; Guide frames
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D11/00—Methods or apparatus specially adapted for both placing and removing sheet pile bulkheads, piles, or mould-pipes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D7/02—Placing by driving
    • E02D7/06—Power-driven drivers
    • E02D7/14—Components for drivers inasmuch as not specially for a specific driver construction
    • E02D7/16—Scaffolds or supports for drivers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D7/06—Power-driven drivers
    • E02D7/14—Components for drivers inasmuch as not specially for a specific driver construction
    • E02D7/16—Scaffolds or supports for drivers
    • E02D7/165—Scaffolds or supports for drivers of variable length, e.g. foldable or telescopic
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B15/00—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
    • E21B15/003—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts adapted to be moved on their substructure, e.g. with skidding means; adapted to drill a plurality of wells

Definitions

  • the invention relates to a mast element, in particular a leader element, for a construction machine, with an elongate, hollow mast profile, which is provided on a front side along a longitudinal direction of the mast with two guide rails, through which a linear guide for a mast carriage is formed along the front side, according to the preamble of claim 1.
  • Mast elements of this type are known in particular as masts for earth boring devices, which are used, for example, to create foundation piles. Such mast elements, which are essentially vertically aligned during operation, typically have a length of a few meters up to approx. 30 meters.
  • a linear guide for a mast or working carriage is provided along a front side of the mast element, which is frequently also referred to as leader.
  • a drilling drive for an earth drilling device can be arranged on this working carriage, for example.
  • the mast elements must have a high degree of rigidity with the lowest possible weight, on the one hand to ensure reliable guidance and on the other hand to keep the center of gravity of the entire device low for good tipping stability. It is known to use an approximately rectangular hollow profile for such mast elements. Such a tubular hollow profile can be manufactured as a seamless hollow profile from a steel material.
  • the longitudinal guide it is known to weld the two guide rails, which are rectangular in cross section, with the guide surfaces formed thereon, laterally onto the hollow mast profile. This can lead to warping or impairment of the immediately adjacent guide surfaces.
  • a weld is made directly on a corner edge of the mast hollow profile, which during operation is heavily loaded. Welding in a stressed area can adversely affect the strength and durability of the joint and corrosion resistance.
  • a mast element with an elongate tubular body is known, which is formed from a fiber composite material.
  • the guide rails are fastened to this mast element using clamp-like brackets.
  • the processing of fiber composite materials is time-consuming and expensive.
  • a connection to steel materials is difficult and requires special types of connection.
  • the WO 2017/174863 shows a mast element, which is formed from folded sheet metal and welded to form a hollow body.
  • the guide elements are also formed from folded metal sheets, ie no guide rails are used. Here, too, the necessary welding seams are located in the unfavorable edge area.
  • the invention is based on the object of specifying a mast element in which an efficient arrangement of a linear guide is provided.
  • the mast element according to the invention is characterized in that at least one guide rail is formed as part of a guide profile, on which at least one connecting web is formed integrally with the guide rail, which extends away from the guide rail, and in that elongate wall elements are provided to form the hollow mast profile, which, together with the at least one connecting web, form the hollow mast profile and enclose an inner cavity of the mast profile.
  • a basic idea of the invention is not to provide a conventional rectangular guide bar, but a guide profile which includes the preferably plate-shaped or rectangular guide bar and on which at least one additional connecting web is integrally formed, which extends away from the guide bar.
  • the connecting web can be used for welding to an adjacent elongate wall element of the mast profile.
  • the wall elements can be panels and/or angle profiles.
  • the guide strip can have one or more guide surfaces.
  • the at least one connecting web can extend so far away from the guide strip that it reaches into the next corner area and forms a side wall of the mast profile. It can also angle profiles are used in the corners without guide rails, each of which extends to the connecting webs or the opposite angle profile, so that the mast profile consists only of profiles or additional elongated wall elements are only present on one, two or three sides.
  • the weld seam can be relocated to a less stressed, planar wall area, which is at a significant distance from the corner area. This achieves a particularly stable connection.
  • the structure in the area of the weld seam is exposed to lower mechanical stresses, which also improves the corrosion behavior in this area.
  • spacing the weld seam as the location of heat input reduces the risk of heat distortion occurring on the guide rail during welding. This can prevent time-consuming post-processing.
  • the connecting web can form part of the hollow mast profile.
  • the elongate wall elements for the mast profile, together with the at least one connecting web, form the hollow mast profile and enclose an inner cavity of the mast profile.
  • An advantageous embodiment of the invention consists in that the wall elements and the at least one connecting web are connected to one another, in particular welded, in the longitudinal direction of the mast.
  • the connection can also be made by screwing, which is made possible in particular by the connecting webs.
  • a particularly good manufacturability results from the fact that the connecting web is welded to the adjacent wall element.
  • the weld seam can run in the longitudinal direction of the mast, which is favorable with regard to the load on a vertical mast.
  • the mast profile it is particularly expedient for the mast profile to have two guide profiles.
  • the guide profiles are arranged parallel to one another and are connected to one another via the front wall element. In this way, a symmetrical load can be achieved, which is good for the strength.
  • the guide profile can be created as a solid profile.
  • the guide profile is formed as a hollow profile made of a metal material, in particular steel.
  • the guide profile can in particular be extruded as a hollow profile. Due to the configuration as a hollow profile, very good heat dissipation can be achieved during welding, so that the risk of the guide strip warping during welding can be reduced.
  • each guide strip is designed as part of a guide profile, which are preferably shaped in the same way.
  • the corresponding guide rails simply have to be installed rotated.
  • a reinforcing element for stiffening the hollow mast profile is arranged inside the hollow mast profile. This increases stability.
  • At least one diagonal reinforcement element extends within the mast profile along the longitudinal direction of the mast, which is arranged at an oblique angle to the sides of the approximately rectangular mast profile.
  • the oblique angle deviates from a right angle.
  • the reinforcement element runs in the longitudinal direction of the mast at least over one or more partial areas, preferably over the entire length of the mast element.
  • the reinforcement element can be connected to the outer mast profile in any suitable manner, for example screwed.
  • a preferred embodiment of the invention is that the at least one reinforcement element is welded along an inside of the mast profile.
  • a welding represents a reliable and cost-effective connection between steel materials.
  • the weld seam runs along the longitudinal direction of the mast.
  • the at least one reinforcement element is fastened, in particular welded, to at least one guide profile.
  • the reinforcement element is preferably welded along two guide profiles.
  • the reinforcing element which can also be referred to as a stiffening element, can be angled and preferably extend from one corner area to an opposite corner area.
  • two or more reinforcement elements can also be provided within the mast profile.
  • a particularly efficient reinforcement can be achieved in that the at least one reinforcement element has a plate-shaped metal sheet or a folded metal sheet.
  • Such reinforcement elements can be manufactured inexpensively.
  • a folded metal sheet which can have an L-shape, a C-shape or a Z-shape in cross section, achieves an additional increase in the torsional rigidity compared to a flat sheet metal plate.
  • a particularly high level of reinforcement is achieved in particular in that several reinforcement elements are welded along the inside of the mast.
  • the multiple reinforcement elements can be offset in the longitudinal direction of the axis or arranged and welded directly next to one another within the mast profile.
  • the reinforcement elements can also be welded to one another at their butt joints.
  • the reinforcement element can be a continuous plate element.
  • the at least one reinforcement element has recesses to reduce weight. These recesses can be notches in the shape of a circular disk in the central areas of the plate-shaped reinforcement element. As a result, a noticeable reduction in the weight of the reinforcement element can be achieved with continued good rigidity.
  • the mast element according to the invention can be used or attached to a wide variety of devices and systems on its own or in combination with other mast elements.
  • the invention includes a construction machine, in particular a civil engineering machine, with a carrier device and a mast attached thereto, the mast having at least one mast element according to the invention.
  • a particularly stiff mast is required for construction machines with mobile carrier devices in particular, while at the same time the overall center of gravity of the construction machine must not be shifted too far up through the mast in order to ensure sufficient stability and security of the construction machine against tipping. This can be achieved particularly well with the mast element according to the invention.
  • the mast is particularly advantageous for the mast to be designed as a leader, in particular a telescopic leader.
  • a leader basically represents a vertical mast with at least one linear guide, in particular for a working carriage.
  • a second mast element is linearly displaceably guided along the linear guide of a first mast element.
  • a linear guide for the working slide can also be arranged on the second mast element.
  • the mast profile is particularly preferably composed of two or more elongate mast parts, each of which extends over the length of the mast element, in particular welded together.
  • the mast elements can be elongated sheet metal plates or sheet metal profiles.
  • the at least one reinforcement element is inserted and preferably welded in the longitudinal direction on the inner sides of the still open mast profile. This can be done easily and efficiently.
  • the mast profile can then be attached, in particular welded, on the other side to form the closed, hollow mast profile.
  • the figure 1 shows a schematic cross-sectional view through a mast element 10 according to the invention, which is essentially formed by an outer hollow mast profile 12 .
  • the mast profile 12 can be assembled and welded from different mast parts or walls, which run in a longitudinal direction of the mast.
  • the longitudinal direction of the mast extends perpendicularly to the plane of the drawing.
  • the mast profile 12 has a front wall element 14, two side wall elements 16 and a rear wall element 18 as mast parts, which are welded together to form the mast profile 12, which is rectangular in cross section.
  • two laterally protruding hollow guide profiles 40 each with an integrated hollow guide strip 42, are inserted and welded, which are provided along a front side to form a linear guide 20 for a mast or working carriage (not shown).
  • the guide rails 42 each have front guide surfaces 47 , lateral guide surfaces 48 and rear guide surfaces 49 .
  • the guide profiles 20 each have two connecting webs 44, 46, which extend away from the central hollow guide strip 42.
  • the first connecting web 44 extends to the front wall element 14 and is welded to it.
  • the second connecting web 46 runs at right angles to the first connecting web 44 to the adjacent side wall element 16 and is welded to it. Consequently, the guide rails 42 are located in the corners of the mast profile 12, while the welds are spaced from the corners.
  • first reinforcement element 30 and a second reinforcement element 32 are arranged in the cavity 13 of the hollow mast profile 12 and are welded to the inner sides of the outer mast profile 12.
  • the diagonal first reinforcement element 30 is an isosceles metal sheet which is bent at an approximately right angle and which is welded at its free ends to the respective opposite guide profiles 22 .
  • the legs of the folded first reinforcement element 30 are at an angle of approximately 45° to the side walls 16 arranged, with an edge area approximately in the middle of the mast profile 12 is located.
  • the diagonal second reinforcement element 32 is fastened to the left side wall element 16 in a corner area of the latter and welded to the first reinforcement element 30 in the edge area approximately in the middle of the mast profile 12 .
  • a particularly high rigidity of the hollow mast profile 12 and thus of the mast element 10 is achieved by this multiple diagonal stiffening running in the longitudinal direction of the mast.
  • the reinforcing elements 30, 40 forming the individual chambers in the mast profile 12 can also be referred to as longitudinal mast bulkheads.
  • additional longitudinal profiles can be welded parallel or at right angles to the inner sides on the inside of the individual mast parts for reinforcement, such as a first longitudinal profile 24 on the inside of the front wall 14 and a second longitudinal profile 26 on an inside of the rear wall 18, which u. increase the dent resistance of the front 14 and rear 18 walls.
  • the carrier device 71 comprises an upper carriage 72 which is rotatably mounted on an undercarriage 73 which has a crawler chassis.
  • a substantially vertically directed mast 74 is mounted on the superstructure 72 and comprises a mast element 10 according to the invention.
  • a linear guide 20 for a mast carriage 75 is formed along the mast 74 with the mast element 10 .
  • a rotary drive 76 can be mounted on the mast carriage 75 .
  • a Kelly bar arrangement 100 which protrudes downwards through the annular rotary drive 76 can be suspended via a support cable 80 which is guided over a mast head of the mast 74 .
  • a drilling tool (not shown), for example a box drill, can be attached to a tool connection 98 at a lower end of the Kelly bar arrangement 100 .
  • At least one supply line 82 can be used, for example, to supply hydraulic fluid from the carrier device 71 via a suspension device 96 to the Kelly bar arrangement 100 and thus to an attached drilling tool.
  • Access holes 77 are indicated along the mast 74, which are known to be required for the welding of transverse bulkhead panels.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Mastelement, insbesondere ein Mäklerelement, für eine Baumaschine, mit einem länglichen hohlen Mastprofil, welches an einer Vorderseite entlang einer Mastlängsrichtung mit zwei Führungsleisten versehen ist, durch welche entlang der Vorderseite eine Linearführung für einen Mastschlitten gebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Mastelemente sind insbesondere als Masten bei Erdbohrgeräten bekannt, welche beispielsweise zur Erstellung von Gründungspfählen eingesetzt werden. Derartige Mastelemente, welche im Betrieb im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind, weisen typischerweise eine Länge von einigen Metern bis zu ca. 30 Metern auf. Entlang einer Vorderseite des Mastelementes, welches häufig auch als Mäkler bezeichnet wird, ist eine Linearführung für einen Mast- oder Arbeitsschlitten vorgesehen. An diesem Arbeitsschlitten kann beispielsweise ein Bohrantrieb für ein Erdbohrgerät angeordnet sein.
  • Die Mastelemente müssen eine hohe Steifigkeit bei einem möglichst geringen Gewicht aufweisen, um einerseits eine zuverlässige Führung zu gewährleisten und andererseits einen Schwerpunkt des Gesamtgerätes für eine gute Kippstabilität niedrig zu halten. Es ist bekannt, für derartige Mastelemente ein etwa rechteckiges Hohlprofil zu verwenden. Ein solches rohrförmiges Hohlprofil kann als ein nahtloses Hohlprofil aus einem Stahlwerkstoff gefertigt sein.
  • Zum Bilden der Längsführung ist es bekannt, die zwei im Querschnitt rechteckigen Führungsleisten mit den daran ausgebildeten Führungsflächen seitlich auf dem Masthohlprofil aufzuschweißen. Dies kann zu einem Verzug oder einer Beeinträchtigung der unmittelbar angrenzenden Führungsflächen führen. Zudem erfolgt eine Schweißnaht unmittelbar an einer Eckkante des Masthohlprofils, welche im Betrieb stark belastet ist. Die Verschweißung in einem belasteten Bereich kann sich ungünstig auf die Festigkeit und Haltbarkeit der Verbindung und die Korrosionsbeständigkeit auswirken.
  • Aus der EP 2 520 756 B1 ist ein Mastelement mit einem länglichen Rohrkörper bekannt, welcher aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist. Die Befestigung der Führungsleisten an dieses Mastelement erfolgt über klammerartige Halterungen. Das Verarbeiten von Faserverbundwerkstoffen ist zeit- und kostenaufwändig. Eine Verbindung zu Stahlwerkstoffen ist schwierig und bedarf spezieller Verbindungsarten.
  • Die WO 2017/174863 zeigt ein Mastelement, welches aus gekanteten Blechen gebildet und zu einem Hohlkörper verschweißt ist. Die Führungselemente sind ebenfalls aus den gekanteten Blechen gebildet, d.h. es werden keine Führungsleisten verwendet. Auch hier befinden sich die nötigen Schweißnähte im ungünstigen Kantenbereich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mastelement anzugeben, bei welchem eine effiziente Anordnung einer Linearführung gegeben ist.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Mastelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Mastelement ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Führungsleiste als Teil eines Führungsprofils ausgebildet ist, an welchem einstückig mit der Führungsleiste mindestens ein Verbindungssteg ausgebildet ist, welcher sich von der Führungsleiste weg erstreckt, und dass zum Bilden des hohlen Mastprofils längliche Wandelemente vorgesehen sind, welche zusammen mit dem mindestens einen Verbindungssteg das hohle Mastprofil bilden und einen inneren Hohlraum des Mastprofiles umschließen.
  • Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, keine herkömmliche rechteckige Führungsleiste vorzusehen, sondern ein Führungsprofil, welches die vorzugsweise plattenförmige oder rechteckige Führungsleiste umfasst und an welcher zusätzlich mindestens ein Verbindungssteg einstückig ausgebildet ist, welcher sich von der Führungsleiste weg erstreckt. Der Verbindungssteg kann dabei zum Verschweißen mit einem angrenzenden länglichen Wandelement des Mastprofils verwendet werden. Die Wandelemente können Platten und/oder Winkelprofile sein. Die Führungsleiste kann eine oder mehrere Führungsflächen aufweisen. Der mindestens eine Verbindungssteg kann sich so weit von der Führungsleiste weg erstrecken, dass er bis in den nächsten Eckbereich reicht und eine Seitenwand des Mastprofils bildet. Es können auch an den Ecken ohne Führungsleisten Winkelprofile eingesetzt werden, die sich jeweils bis zu den Verbindungsstegen bzw. dem gegenüberliegenden Winkelprofil erstrecken, sodass das Mastprofil nur aus Profilen besteht bzw. nur an einer, zwei oder drei Seiten zusätzliche längliche Wandelemente vorhanden sind.
  • Durch die Verlegung der Schweißnaht weg von der Führungsleiste und weg aus einem Führungsbereich kann eine besonders stabile Verbindung der Führungsleiste erreicht werden. Die Schweißnaht kann durch diese Anordnung in einen weniger belasteten ebenen Wandbereich, welcher von dem Eckbereich deutlich beabstandet ist, verlegt werden. Hierdurch wird eine besonders stabile Verbindung erzielt. Zudem wird das Gefüge im Bereich der Schweißnaht geringeren mechanischen Spannungen ausgesetzt, wodurch sich auch das Korrosionsverhalten in diesem Bereich verbessert. Schließlich reduziert ein Beabstanden der Schweißnaht als Ort der Wärmeeinbringung die Gefahr, dass beim Schweißen ein Wärmeverzug an der Führungsleiste auftritt. Dies kann aufwändige Nachbearbeitungen verhindern. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht dabei darin, dass der Verbindungssteg einen Teil des hohlen Mastprofils bilden kann. Die länglichen Wandelemente für das Mastprofil bilden zusammen mit dem mindestens einen Verbindungssteg das hohle Mastprofil und umschließen einen inneren Hohlraum des Mastprofiles. Hierdurch kann ein besonders leichter Aufbau erzielt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Wandelemente und der mindestens eine Verbindungssteg in Mastlängsrichtung miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind. Das Verbinden kann dabei grundsätzlich auch durch ein Verschrauben erfolgen, was insbesondere durch die Verbindungsstege ermöglicht wird. Eine besonders gute Herstellbarkeit ergibt sich dadurch, dass der Verbindungssteg mit dem angrenzenden Wandelement verschweißt wird. Die Schweißnaht kann dabei in Mastlängsrichtung verlaufen, was hinsichtlich der Belastung eines vertikalen Mastes günstig ist.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Mastprofil zwei Führungsprofile aufweist. Die Führungsprofile sind dabei parallel zueinander angeordnet und über das Vorderwandelement miteinander verbunden. Hierdurch kann eine symmetrische Belastung erreicht werden, was für die Festigkeit günstig ist.
  • Grundsätzlich kann das Führungsprofil als ein massives Profil erstellt werden. Hinsichtlich einer grundsätzlich gewünschten Gewichtseinsparung bei vertikalen Masten ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorteilhaft, dass das Führungsprofil als ein Hohlprofil aus einem Metallwerkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet ist. Das Führungsprofil kann insbesondere als ein Hohlprofil extrudiert sein. Durch die Ausgestaltung als Hohlprofil kann bei einem Verschweißen eine sehr gute Wärmeabführung erzielt werden, so dass die Gefahr eines Verzuges der Führungsleiste bei einem Verschweißen reduziert werden kann.
  • Grundsätzlich können für die zwei gegenüberliegenden Seiten unterschiedliche Profilformen vorgesehen werden. Eine besonders günstige Herstellbarkeit lässt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, dass jede Führungsleiste als Teil eines Führungsprofils ausgebildet ist, welche vorzugsweise gleich ausgeformt sind. Zum Einbau an den gegenüberliegenden Seiten müssen die entsprechenden Führungsleisten lediglich gedreht eingebaut werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass innerhalb des hohlen Mastprofils ein Verstärkungselement zur Versteifung des Masthohlprofils angeordnet ist. Hierdurch wird die Stabilität erhöht.
  • Eine besonders gute Versteifung wird nach einer weiteren Ausführung der Erfindung dadurch erzielt, dass innerhalb des Mastprofils sich entlang der Mastlängsrichtung mindestens ein diagonales Verstärkungselement erstreckt, welches in einem schrägen Winkel zu den Seiten des etwa rechteckigen Mastprofils angeordnet ist. Der schräge Winkel weicht von einem rechten Winkel ab. Das Verstärkungselement verläuft in Mastlängsrichtung zumindest über einen oder mehrere Teilbereiche, vorzugsweise über die gesamte Länge des Mastelementes. Durch eine solche innere diagonale Versteifung kann eine erhebliche Steigerung der Verwindungssteifigkeit des Mastprofils bei einem relativ geringen zusätzlichen Gewicht erreicht werden.
  • Grundsätzlich kann das Verstärkungselement in jeder geeigneten Weise mit dem äußeren Mastprofil verbunden, etwa verschraubt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine Verstärkungselement entlang einer Innenseite des Mastprofils verschweißt ist. Ein Verschweißen stellt eine zuverlässige und kostengünstige Verbindung zwischen Stahlwerkstoffen dar. Die Schweißnaht verläuft dabei entlang der Mastlängsrichtung.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das mindestens eine Verstärkungselement an mindestens einem Führungsprofil befestigt, insbesondere verschweißt ist. Vorzugsweise ist das Verstärkungselement entlang von zwei Führungsprofilen verschweißt. Das Verstärkungselement, welches auch als Versteifungselement bezeichnet werden kann, kann winkelförmig ausgebildet sein und sich vorzugsweise von einem Eckbereich zu einem gegenüberliegenden Eckbereich erstrecken. Grundsätzlich können auch zwei oder mehr Verstärkungselemente innerhalb des Mastprofils vorgesehen sein.
  • Eine besonders effiziente Versteifung kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung dadurch erzielt werden, dass das mindestens eine Verstärkungselement ein plattenförmiges Blech oder ein abgekantetes Blech aufweist. Derartige Verstärkungselemente können kostengünstig hergestellt werden. Durch ein abgekantetes Blech, welches im Querschnitt eine L-Form, eine C-Form oder eine Z-Form aufweisen kann, wird eine zusätzliche Erhöhung der Verwindungssteifigkeit gegenüber eine ebenen Blechplatte erzielt.
  • Eine besonders hohe Versteifung wird nach einer Weiterbildung der Erfindung insbesondere dadurch erreicht, dass mehrere Verstärkungselemente entlang der Mastinnenseite verschweißt sind. Die mehreren Verstärkungselemente können sowohl in Achslängsrichtung versetzt als auch unmittelbar nebeneinander innerhalb des Mastprofils angeordnet und verschweißt sein. Dabei können die Verstärkungselemente an ihren Stoßfugen ebenfalls miteinander verschweißt sein.
  • Grundsätzlich kann das Verstärkungselement ein durchgehendes Plattenelement sein. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine Verstärkungselement zur Gewichtsreduzierung Ausnehmungen aufweist. Diese Ausnehmungen können etwa kreisscheibenförmige Ausklinkungen in Mittenbereichen des plattenförmigen Verstärkungselementes sein. Hierdurch kann eine merkliche Gewichtsreduzierung des Verstärkungselementes bei einer weiter guten Steifigkeit erreicht werden.
  • Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Mastelement allein oder in Kombination mit weiteren Mastelementen an verschiedensten Geräten und Anlagen eingesetzt oder angebaut werden. Insbesondere umfasst die Erfindung eine Baumaschine, insbesondre eine Tiefbaumaschine, mit einem Trägergerät und einem daran angebrachten Mast, wobei der Mast mindestens ein erfindungsgemäßes Mastelement aufweist.
  • Insbesondere bei Baumaschinen mit mobilen Trägergeräten wird ein besonders steifer Mast benötigt, wobei gleichzeitig durch den Mast der Gesamtschwerpunkt der Baumaschine nicht zu weit nach oben verlegt sein darf, um eine ausreichende Stabilität und Kippsicherheit der Baumaschine zu gewährleisten. Dies kann mit dem erfindungsgemäßen Mastelement besonders gut erzielt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung, dass der Mast als ein Mäkler, insbesondere ein Teleskopmäkler, ausgebildet ist. Ein Mäkler stellt dabei grundsätzlich einen vertikalen Mast mit mindestens einer Linearführung, insbesondere für einen Arbeitsschlitten, dar. Bei einem Teleskopmäkler ist entlang der Linearführung eines ersten Mastelementes ein zweites Mastelement linear verschiebbar geführt. An dem zweiten Mastelement kann ebenfalls eine Linearführung für den Arbeitsschlitten angeordnet sein. Durch einen so gebildeten Teleskopmäkler können die beiden Mastelemente teleskopartig zueinander verfahren werden, so dass im Betrieb ein relativ hoher Gesamtmast erreicht werden kann.
  • Besonders bevorzugt wird das Mastprofil aus zwei oder mehr länglichen Mastteilen, welche sich jeweils über die Länge des Mastelementes erstrecken, zusammengesetzt, insbesondere zusammengeschweißt. Die Mastelemente können dabei längliche Blechplatten oder Blechprofile sein. Zumindest vor dem Verschweißen des letzten Mastteiles zum Umschließen des Masthohlprofils wird das mindestens eine Verstärkungselement eingesetzt und vorzugsweise an den Innenseiten des noch offenen Mastprofils in Längsrichtung verschweißt. Dies kann einfach und effizient ausgeführt werden. Anschließend kann das Mastprofil umseitig zum Bilden des geschlossenen hohlen Mastprofils angebracht, insbesondere angeschweißt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig.1
    eine schematische Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Mastelement; und
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Baumaschine.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Mastelement 10, welches im Wesentlichen durch ein äußeres hohles Mastprofil 12 gebildet ist. Das Mastprofil 12 kann aus verschiedenen Mastteilen oder Wänden zusammengesetzt und geschweißt sein, welche in einer Mastlängsrichtung verlaufen. Die Mastlängsrichtung erstreckt sich senkrecht zur Zeichnungsebene.
  • Das Mastprofil 12 weist als Mastteile ein Vorderwandelement 14, zwei Seitenwandelemente 16 und eine Rückwandelement 18 auf, welche zum Bilden des im Querschnitt rechteckigen Mastprofils 12 miteinander verschweißt sind. In den Eckbereichen zwischen den Seitenwandelementen 16 und dem Vorderwandelement 14 sind zwei seitlich vorstehende hohle Führungsprofile 40 mit jeweils einer integrierten hohlen Führungsleiste 42 eingesetzt und angeschweißt, welche zum Bilden einer Linearführung 20 für einen nicht-dargestellten Mast- oder Arbeitsschlitten entlang einer Vorderseite vorgesehen sind. Die Führungsleisten 42 weisen jeweils vordere Führungsflächen 47, seitliche Führungsflächen 48 und hintere Führungsflächen 49 auf.
  • Zum Anschweißen weisen die Führungsprofile 20 jeweils zwei Verbindungsstege 44, 46 auf, welche sich von der mittigen hohlen Führungsleiste 42 weg erstrecken. Der erste Verbindungssteg 44 erstreckt sich zum Vorderwandelement 14 und ist mit diesem verschweißt. Der zweite Verbindungssteg 46 verläuft rechtwinkelig zum ersten Verbindungssteg 44 zum angrenzenden Seitenwandelement 16 und ist mit diesem verschweißt. Folglich befinden sich die Führungsleisten 42 in den Ecken des Mastprofils 12, während die Schweißnähte von den Ecken beabstandet sind.
  • Zur Versteifung des Mastelementes 10 sind im Hohlraum 13 des hohlen Mastprofils 12 ein erstes Verstärkungselement 30 und ein zweites Verstärkungselement 32 angeordnet und an den Innenseiten des äußeren Mastprofils 12 verschweißt. Das diagonale erste Verstärkungselement 30 ist dabei ein etwa rechtwinklig abgekantetes gleichschenkliges Blech, welches an seinen freien Enden an den jeweils gegenüberliegenden Führungsprofilen 22 angeschweißt ist. Die Schenkel des abgekanteten ersten Verstärkungselementes 30 sind dabei etwa im Winkel von 45° zu den Seitenwänden 16 angeordnet, wobei ein Kantenbereich etwa in der Mitte des Mastprofils 12 liegt.
  • Das diagonale zweite Verstärkungselement 32 ist einerseits in einem Eckbereich des linken Seitenwandelementes 16 an diesem befestigt und andererseits etwa in der Mitte des Mastprofils 12 an dem ersten Verstärkungselement 30 im Kantenbereich angeschweißt. Durch diese in Mastlängsrichtung verlaufende mehrfache diagonale Versteifung wird eine besonders hohe Steifigkeit des hohlen Mastprofils 12 und damit des Mastelementes 10 erreicht. Die einzelnen Kammern bildende Verstärkungselemente 30, 40 in dem Mastprofil 12 können auch als Mastlängsschotte bezeichnet werden.
  • Zusätzlich können an Innenseiten der einzelnen Mastteile zur Versteifung zusätzliche Längsprofile parallel oder rechtwinkelig zu den Innenseiten angeschweißt sein, so etwa ein erstes Längsprofil 24 an der Innenseite der Vorderwand 14 und ein zweites Längsprofil 26 an einer Innenseite der Rückwand 18, welche u. a. die Beulsteifigkeit der Vorderwand 14 und der Rückwand 18 erhöhen.
  • Gemäß Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Baumaschine 70 mit einem Trägergerät 71 dargestellt. Das Trägergerät 71 umfasst einen Oberwagen 72, welcher drehbar auf einem Unterwagen 73 gelagert ist, welcher ein Raupenfahrwerk aufweist.
  • An dem Oberwagen 72 ist ein im Wesentlichen vertikal gerichteter Mast 74 gelagert, welcher ein erfindungsgemäßes Mastelement 10 umfasst. Entlang dem Mast 74 mit dem Mastelement 10 ist eine Linearführung 20 für einen Mastschlitten 75 ausgebildet. An dem Mastschlitten 75 kann ein Drehantrieb 76 gelagert sein. Über ein Tragseil 80, welches über einen Mastkopf des Mastes 74 geführt ist, kann eine Kellystangenanordnung 100 aufgehängt sein, welche nach unten durch den ringförmigen Drehantrieb 76 hindurchragt. An einem unteren Ende der Kellystangenanordnung 100 kann an einem Werkzeuganschluss 98 ein nicht dargestelltes Bohrwerkzeug, beispielsweise ein Kastenbohrer, angebracht werden. Über mindestens eine Zuführleitung 82 kann beispielsweise Hydraulikfluid von dem Trägergerät 71 über eine Aufhängeeinrichtung 96 der Kellystangenanordnung 100 und damit einem angehängten Bohrwerkzeug zugeführt werden.
  • Entlang des Mastes 74 sind Zugangslöcher 77 angedeutet, welche bekanntlich zum Anschweißen von quer gerichteten Schottplatten benötigt werden.

Claims (10)

  1. Mastelement, insbesondere Mäklerelement, für eine Baumaschine mit einem länglichen hohlen Mastprofil (12), welches an einer Vorderseite entlang einer Mastlängsrichtung mit zwei Führungsleisten (42) versehen ist, durch welche entlang der Vorderseite eine Linearführung (20) für einen Mastschlitten gebildet ist,
    wobei mindestens eine Führungsleiste (42) als Teil eines Führungsprofils (40) ausgebildet ist, an welchem einstückig mit der Führungsleiste (42) mindestens ein Verbindungssteg (44, 46) ausgebildet ist, welcher sich von der Führungsleiste (42) weg erstreckt,
    wobei zum Bilden des hohlen Mastprofils (12) längliche Wandelemente (14, 16, 18) vorgesehen sind, wobei der mindestens eine Verbindungssteg (44, 46) mit mindestens einem länglichen Wandelement (14, 16, 18) verbunden ist,
    wobei die Wandelemente (14, 16, 18) und der mindestens eine Verbindungssteg (44, 46) in Mastlängsrichtung miteinander verschweißt sind, und
    wobei die Schweißnaht weg von der Führungsleiste (42) und weg aus einem Führungsbereich der Führungsleiste (42) angeordnet ist.
  2. Mastelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Mastprofil (12) zwei Führungsprofile (40) aufweist.
  3. Mastelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Führungsprofil (40) als ein Hohlprofil aus einem Metallwerkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet ist.
  4. Mastelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jede Führungsleiste (42) als Teil eines Führungsprofils (40) ausgebildet ist, welche vorzugsweise gleich ausgeformt sind.
  5. Mastelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb des Mastprofils (12) mindestens ein Verstärkungselement (30, 32) zur Versteifung des Mastprofils (12) angeordnet ist.
  6. Mastelement nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb des Mastprofils (12) sich entlang der Mastlängsrichtung mindestens ein diagonales Verstärkungselement (30, 32) erstreckt, welches in einem schrägen Winkel zu Seiten des etwa rechteckigen Mastprofils (12) angeordnet ist.
  7. Mastelement nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das mindestens eine Verstärkungselement (30, 32) entlang einer Innenseite des Mastprofils (12) fest verbunden, insbesondere verschweißt ist.
  8. Mastelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die länglichen Wandelemente (14, 16, 18) zusammen mit dem mindestens einen Verbindungssteg (44, 46) das hohle Mastprofil (12) bilden und einen inneren Hohlraum (13) des Mastprofiles (12) umschließen.
  9. Baumaschine, insbesondere Tiefbaumaschine, mit einem Trägergerät und einem daran angebrachten Mast,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Mast mindestens ein Mastelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
  10. Baumaschine nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Mast als ein Mäkler, insbesondere ein Teleskopmäkler, ausgebildet ist.
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