DE102007026819A1

DE102007026819A1 - Vorrichtung zur Befestigung einer Solaranlage auf einem Dach

Info

Publication number: DE102007026819A1
Application number: DE102007026819A
Authority: DE
Original assignee: Leichtmetallbau Schletter GmbH
Current assignee: Schletter GmbH
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2007-12-20

Abstract

Vorrichtung zur Befestigung einer Solaranlage auf einem Dach mit ebener Blecheindeckung, bestehend aus
– einer Stockschraube (1) mit einem oberen, metrischen Gewinde (11) und einem unteren, nichtmetrischen Gewinde (13), sowie von der Stockschraube (1) durchdrungen und von axial oben nach unten aufeinanderfolgend,
– einer Mutter (5), die am oberen, metrischen Gewinde (11) angeordnet ist,
– einem oberen Dichtelement (4),
– einem Andrückelement (3) und
– einem unteren Dichtelement (2), wobei
– die Stockschraube (1) und das Andrückelement (3) mittels des oberen Dichtelements (4) miteinander dicht verbunden sind,
– das obere und das untere Dichtelement (4, 2) mittels des Andrückelements (3) miteinander dicht verbunden sind,
– das untere Dichtelement (2) an seiner Unterseite mindestens eine um die Stockschraube (1) geschlossen umlaufende Dichtfläche (16, 17, 18) aufweist, und wobei
– mittels der Mutter (5) das obere Dichtelement (4) auf das Andrückelement (3) und...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung einer Solaranlage auf einem Dach mit ebener Blecheindeckung sowie die Anordnung dieser Vorrichtung auf einem solchen Dach.
Solaranlagen werden auf Dächern mit ebener Blecheindeckung häufig durchdringungsfrei befestigt und daher mit der Blecheindeckung fest verbunden. So ist es bei Dächern mit Stehfalzdeckungen üblich, Solaranlagen mithilfe so genannter Stehfalzklemmen zu montieren. Da Solaranlagen nach Möglichkeit großflächig ausgeführt sind und deren Tragkonstruktionen zumeist aus Aluminium bestehen, kann diese Art der Montage aufgrund von Windsogkräften sowie wegen Unterschieden in der material- und temperaturbedingten Längenausdehnung problematisch sein. Baupraktiker empfehlen daher eine direkte Verbindung mit der Dachkonstruktion.
Eine einfache Schraubverbindung mit der Dachkonstruktion bei bündiger Durchdringung der Blecheindeckung hat jedoch den gravierenden Nachteil, dass die Verbindungselemente am Innenrand der Durchdringungsöffnung anstehen, was aufgrund von temperaturbedingten Verschiebungen der Blecheindeckung gegenüber der ruhenden Dachkonstruktion zur Faltenbildung und sogar zu Rissen in der Blecheindeckung führen kann.
Aus DE 198 42 997 A1 ist eine "Befestigungseinheit und deren Anordnung für die Anbringung von Zusatzteilen an einem Dach" bekannt. Für diese Befestigungseinheit ist in der Stehfalzdeckung des Daches eine vergrößerte Durchdringungsöffnung vorgesehen, die relativ zu dem Element, das die Stehfalzdeckung durchdringt, allseits ein Bewegungsspiel bietet.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel dieser Befestigungseinheit enthält eine sechseckige Trägerplatte sowie eine Deckelplatte in ähnlicher, etwas abgerundeter Form. Die Deckelplatte ist auf die Trägerplatte aufzusetzen und festzuschrauben. Hierfür weist die Trägerplatte zwei nach oben abstehende, kurze Gewindebolzen und die Deckelplatte zwei entsprechende Durchgangsbohrungen auf. An den Füßen der Gewindebolzen ist jeweils ein kegelstumpfartiger Sockel vorgesehen, der in jeweils eine entsprechend kegelige Hohlform an den zwei Durchgangsbohrungen innen anliegt. Um den nach unten geformten Rand der Deckelplatte ist ein Dichtformteil angeordnet, das die Deckelplatte gegenüber dem Stehfalzdach abdichten soll und vorsorglich einen trennenden Einschnitt aufweist, um innerhalb des umlaufenden Dichtformteils angesammeltes Wasser abzuleiten. Schließlich ist an der Unterseite der Trägerplatte eine flache, sechseckige Anformung vorgesehen, vermutlich etwa in der Stärke der Stehfalzdeckung.
Zur Montage ist aus der Stehfalzdeckung vorab eine sechseckige Durchdringungsöffnung auszuschneiden. Hierfür erscheint die Verwendung einer entsprechenden Schablone ratsam, da der Innenrand der Durchdringungsöffnung entlang eines schmalen Bereichs zwischen der Außenkontur der Trägerplatte und dem Rand der Anformung an der Unterseite der Trägerplatte verlaufen soll. Anschließend wird die Trägerplatte mit der Anformung voran auf den Holzuntergrund aufgelegt, wobei zu beachten ist, dass die Anformung etwa mit gleichem Bewegungsspiel gegenüber dem nun von der Trägerplatte überdeckten Innenrand der Durchdringungsöffnung beabstandet ist. Nach der korrekten Positionierung kann die Trägerplatte mit insgesamt zwölf Schrauben im Holzuntergrund festgeschraubt werden. Danach wird die Deckelplatte zusammen mit dem Dichtformteil auf die Trägerplatte so aufgesetzt, dass die Gewindebolzen durch die jeweilige Durchgangsbohrung ragen. Zur Abdichtung nach oben hin ist an den beiden Gewindebolzen noch jeweils ein Dichtring angeordnet, der zwischen der Schulter des kegelstumpfartigen Sockels an der Trägerplatte und dem Boden der entsprechenden Hohlform an der Deckelplatte eingelegt ist und verhindern soll, dass von oben durch die Durchgangsbohrung eingedrungenes Wasser zwischen der Deckel- und der Trägerplatte zur Durchdringungsöffnung vordringen kann. Abschließend kann die Deckelscheibe mittels zweier Muttern festgeschraubt und damit das Dichtformteil auf die Stehfalzdeckung gedrückt werden.
Der Herstellung- und Montageaufwand dieser Befestigungseinheit mit ihren knapp 20 auf dem Dach zusammenzusetzenden Bauteilen wird als Nachteil bewertet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorgenannten Art zur Befestigung einer Solaranlage anzugeben, die eine hohe Dichtqualität bietet, eine statisch, einfach nachweisbare Verbindung mit der tragenden Dachkonstruktion ermöglicht, aus weniger und einfacheren Bauteilen besteht und damit kostengünstiger in der Herstellung ist sowie insbesondere eine höhere Montagequalität aufweist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung. Diese besteht demgemäß aus einer Stockschraube mit einem oberen, metrischen Gewinde und einem unteren, nichtmetrischen Gewinde, sowie von der Stockschraube durchdrungen und von axial oben nach unten aufeinanderfolgend, aus einer Mutter, die am oberen, metrischen Gewinde angeordnet ist, aus einem oberen Dichtelement, aus einem Andrückelement und aus einem unteren Dichtelement. Außerdem ist wesentlich, dass die Stockschraube und das Andrückelement mittels des oberen Dichtelements miteinander dicht verbunden sind, und dass das obere und das untere Dichtelement mittels des Andrückelements miteinander dicht verbunden sind, und dass das untere Dichtelement an seiner Unterseite mindestens eine um die Stockschraube geschlossen umlaufende Dichtfläche aufweist, und dass schließlich mittels der Mutter das obere Dichtelement auf das Andrückelement und dieses auf das untere Dichtelement gegen die ebene Blecheindeckung drückbar ist.
Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die eine Tragkonstruktion der Solaranlage unter Durchdringung der ebenen Blecheindeckung mit der einen, tragenden Dachkonstruktion des Dachs fest verbunden werden. Hierbei kommt der Stockschraube eine wesentliche Bedeutung zu. Die Stockschraube kann einerseits durch eine in der ebenen Blecheindeckung vorgegebene Durchdringungsöffnung hindurch mit ihrem unteren, nichtmetrischen Gewinde in die tragende Dachkonstruktion des Dachs unterhalb der Blecheindeckung fest eingeschraubt werden, und andererseits kann oberhalb der Blecheindeckung an dem oberen, metrischen Gewinde der Stockschraube ein Bauteil der Tragkonstruktion der Solaranlage fest anschraubt werden. Es ist auch denkbar, an dem oberen, metrischen Gewinde ein Verbindungsbauteil für die Tragkonstruktion der Solaranlage zwischengeordnet festzuschrauben. Außerdem ist wesentlich, dass der Innenrand der Durchdringungsöffnung zur Stockschraube hin stets ein ausreichend großes, vorzugsweise allseitiges Schiebespiel aufweisen kann, damit aufgrund temperaturbedingter Längenausdehnungen der ebenen Blecheindeckung diese bei Verschiebungen keinen Schaden nimmt. Die Stockschraube kann in bekannter Weise ausgeführt sein. So kann deren unteres, nichtmetrisches Gewinde insbesondere ein Holzgewinde und deren oberes, metrisches Gewinde idealerweise ein ISO-Regelgewinde sein, bevorzugt in Größen zwischen M8 und M14. Die Gesamtlänge der Stockschraube kann je nach Anwendungsfall variieren, bevorzugt sind jedoch Längen zwischen 150 und 350 mm, wobei für das nichtmetrische Gewinde eine Länge zwischen 60 und 120 mm in den meisten Fällen ausreichend ist. Die Stockschraube kann zudem, vorzugsweise an deren Kopf, einen Antrieb für ein Einschraubwerkzeug, wie z. B. ein Gabelschlüssel oder eine Ratschennuss aufweisen. Außerdem ist es möglich, dass zwischen dem oberen, metrischen Gewinde und dem unteren, nichtmetrischen Gewinde ein zylindrischer Zwischenabschnitt ohne Gewinde vorgesehen ist.
Die verwendeten Angaben oben und unten für die weiteren Bestandteile der Vorrichtung beziehen sich auf die Stockschraube in deren Achse. Die Mutter, das obere Dichtelement, das Andrückelement und das untere Dichtelement weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, in welcher diese Bauteile von der Stockschraube durchragt sind. Die am oberen. metrischen Gewinde angeordnete Mutter sitzt hierbei an oberster Stelle dieser Bauteile, nach unten hin gefolgt von dem oberen Dichtelement, dem Andrückelement und dem unteren Dichtelement.
Die Mutter kann insbesondere als Sechskantmutter ausgeführt und an ihre Unterseite bzw. zum oberen Dichtelement hin einen Flansch aufweisen. Beim Eindrehen der Stockschraube in die tragende Dachkonstruktion ist darauf zu achten, dass die Stockschraube ausreichend tief eingeschraubt ist, so dass zum Herabdrehen der Mutter eine ausreichende Gewindelänge nach unten zur Verfügung steht. Das Herabdrehen der Mutter kann mit Handkraft erfolgen.
Indem das obere Dichtelement sowohl an der Stockschraube als auch am Andrückelement dicht anliegt, verhindert es, dass Regen- oder Stauwasser an der Stockschraube entlang und/oder zwischen der Stockschraube und dem Andrückelement nach unten zur Durchdringungsöffnung vordringen kann. Das obere Dichtelement ist hierbei vorzugsweise so ausgeführt, dass unabhängig davon, ob es am oberen, metrischen Gewinde oder gegebenenfalls bereits teilweise an dem zylindrischen Zwischenabschnitt anliegt, die Dichtfunktion gewährleistet.
Das untere Dichtelement kann mit der mindestens einen an seiner Unterseite um die Stockschraube geschlossen umlaufenden Dichtfläche auf die ebene Blecheindeckung um die Durchdringungsöffnung dicht aufgelegt werden. Die Außenkontur der Dichtfläche fasst die Durchdringungsöffnung hierbei ringsherum ein, so dass in der Dachebene anstehendes Regen- oder Stauwasser nicht zur Durchdringungsöffnung vordringen kann. Die Dichtfläche kann dabei vollständig aus der Unterseite des unteren Dichtelements bestehen. Vorzugsweise ist jedoch ein von der Unterseite nach unten abstehender Bereich als Dichtfläche vorgesehen. Außerdem ist die Dichtfläche geeignet, auf der ebenen Blecheindeckung nicht nur dicht, sondern auch gleitfähig aufzuliegen. Dabei ist es möglich, auch mehrere solcher Dichtflächen an der Unterseite des unteren Dichtelements benachbart vorzusehen. Das obere und das untere Dichtelement können aus gummielastischem und lichtbeständigem Dichtmaterial bestehen, vorzugsweise aus EPDM.
Mittels der Mutter kann eine Axialkraft nach unten zunächst auf das obere Dichtelement, mit diesem auf das Andrückelement und mit diesem wiederum auf das untere Dichtelement ausgeübt werden, so dass die mindestens eine Dichtfläche des unteren Dichtelements gegen die Blecheindeckung mit geeigneter Anpresskraft drückbar ist. Das Andrückelement leitet hierbei die von der Mutter nach unten ausgeübte Axialkraft radial nach außen auf das untere Dichtelement, vorzugsweise nahe oder genau über der mindestens einen Dichtfläche. Zu diesem Zweck ist das Andrückelement aus biegesteifem Material, insbesondere aus rostfreiem Metall wie Edelstahl oder Aluminium ausgeführt. Dadurch, dass das Andrückelement das obere und das untere Dichtelement verbindet, verhindert es außerdem, dass Regen- oder Stauwasser zwischen dem oberen Dichtelement und dem unteren Dichtelement zur Durchdringungsöffnung vordringen kann.
Ingesamt dichten das obere Dichtelement, das Andrückelement und das untere Dichtelement die Durchdringungsöffnung nach außen und auch zur Stockschraube hin gegen Regen- und Stauwasser ab.
Die Solaranlage, die mit der Vorrichtung auf dem Dach befestigbar ist, kann sowohl eine mit photovoltaischen als auch eine mit thermischen Solarmodulen sein. Ein derartiges Solarmodul ist üblicherweise in einem Metallrahmen eingefasst, mittels dessen das Solarmodul wiederum auf die Tragkonstruktion der Solaranlage fest angeordnet werden kann. Die Tragkonstruktion kann dabei insbesondere aus den branchenüblichen Aluminiumprofilen bestehen. Das Dach kann insbesondere als Schrägdach oder auch in anderen Formen ausgeführt sein. So ist auch eine Befestigung auf einem Flachdach mit beispielsweise einer schräg aufgeständerten Solaranlage denkbar. Die Bauteile der tragenden Dachkonstruktion können insbesondere hölzerne Sparren und Pfetten oder andere statisch ausreichend dimensionierte Bauteile unterhalb der ebenen Blecheindeckung sein. Die ebene Blecheindeckung kann eine beliebige Metalleindeckung sein, insbesondere jedoch eine mit ebenen, bahnartigen Deckelementen wie z. B. bei einer Stehfalzdeckung.
Die Montage der Vorrichtung am Dach gestaltet sich wie folgt: In einem ersten Schritt ist an der vorgesehenen Montagestelle über einem Bauteil der tragenden Dachkonstruktion, insbesondere über einem Sparren die Durchdringungsöffnung in die ebene Blecheindeckung einzubringen. Dann erfolgt das Eindrehen der Stockschraube in die tragende Dachkonstruktion, gegebenenfalls unter Durchdringung einer Schalung und evtl. weiterer Bestandteile der Dacheindeckung oder der Dachabdichtung. Vor dem Eindrehen kann ein entsprechendes Einschraubloch vorgebohrt werden, was vorzugsweise mit einer Bohrmaschine erfolgt, die mittels eines auf die Blecheindeckung aufstellbaren Gestells in senkrechter Richtung entsprechend geführt ist. Das Eindrehen der Stockschraube kann an einem geeigneten, möglichst am Kopf der Stockschraube angeordneten Schraubantrieb z. B. mit einem Gabelschlüssel oder vorzugsweise mit einer elektrischen Bohrmaschine und einem entsprechenden Schlüsselaufsatz erfolgen. Die Mutter, das obere Dichtelement, das Andrückelement und das untere Dichtelement werden spätestens nun, sofern diese nicht bereits teilweise oder vollständig vormontiert waren, in der richtigen Reihenfolge auf die Stockschraube aufgedreht bzw. aufgesteckt. Im letzten Schritt wird die Mutter soweit nach unten gedreht und gespannt, bis das untere Dichtelement mit seiner Dichtfläche auf der Blecheindeckung mit geeignetem Anpressdruck aufliegt, so dass sowohl die Dicht- als auch die Gleitfunktion gewährleistet ist. Nach der Montage der Vorrichtung am Dach kann die Tragkonstruktion der Solaranlage, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Verbindungsteils an dem oberen, metrischen Gewinde fest angeschraubt werden. Hierbei kann über die restliche Gewindelänge hinweg eine Höhenanpassung erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besticht besonders durch ihre Einfachheit, da für die Verbindung mit der tragenden Dachkonstruktion, dem Abdichten der Durchdringungsöffnung und dem Festschrauben der Solaranlage die genau eine Stockschraube jeweils funktionswesentlich ist. Die Vorrichtung ist daher mit einer Reihe von Vorteilen verbunden. Sie kann aus lediglich fünf Elementen bestehen, die zudem Normteile oder in einfachen Verfahren herstellbar sind und darüber hinaus sogar zu noch weniger Bauteilen miteinander integriert und/oder in Baugruppen vormontiert sein können. Die Kosten der Herstellung betragen daher nur ein Bruchteil der vorbekannten Lösung. Außerdem gestaltet sich die Montage deutlich weniger aufwändig. So ist zur Verbindung der Vorrichtung mit der Tragkonstruktion der Solaranlage und zum Abdichten der Durchdringungsöffnung anstelle von zwölf Holzschrauben und zwei Muttern, wie aus dem Stand der Technik bekannt, lediglich die Stockschraube einzudrehen und eine Mutter festzuziehen. Außerdem ist die Vorrichtung auch für stark unterschiedliche Blechstärken bestens geeignet. Dadurch, dass nur die eine Stockschraube die Blecheindeckung durchdringt, kann darüber hinaus die Durchdringungsöffnung wesentlich kleiner und einfacher ausfallen, was insbesondere bei Unebenheiten in der Blecheindeckung, bei verschmutzter oder verwitterter Blecheindeckung und bei großen Gleitbewegungen gegenüber der Dichtfläche sehr vorteilhaft ist. Die Durchdringungsöffnung bietet außerdem ein besseres Verhältnis zwischen der Größe der Öffnung und dem ermöglichten Schiebeweg. Da die Vorrichtung nicht an der Schalung befestigt ist, sondern diese gegebenenfalls nur durchdringt und mit der tragenden Dachkonstruktion organisch verbunden ist, kann ein statischer Nachweis auf einfache Weise erfolgen. Schließlich kann die Tragkonstruktion der Solaranlage an dem vergleichsweise langen metrischen Gewinde über einen großen Bereich höhenverstellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das obere Dichtelement, das Andrückelement und/oder das untere Dichtelement jeweils im Umfang kreisförmig ausgebildet und/oder mit einer zentralen, kreisrunden Durchgangsöffnung versehen. So kann das obere Dichtelement insbesondere ein Dichtring sein, der mit seiner Innenseite an der Stockschraube und mit seiner Unterseite auf dem Andrückelement und/oder in der Durchgangsöffnung des Andrückelements anliegt. Das Andrückelement ist hierbei vorzugsweise als kreisförmige Andrückplatte mit einem zentralen Kreisloch ausgebildet. Das untere Dichtelement kann ebenfalls als Dichtring oder auch als Dichtscheibe mit zentrischem Kreisloch ausgeführt sein. Die Durchgangsöffnungen des Andrückelements und des unteren Dichtelements können denselben Durchmesser aufweisen. Es ist auch denkbar, die Durchgangsöffnung des unteren Dichtelements größer zu dimensionieren, insbesondere bei einer Ausführung als Dichtring. Wesentlich ist, dass mithilfe des Andrückelements das obere und das untere Dichtelement miteinander dicht verbunden sind und die mindestens eine Dichtfläche des unteren Dichtelements die Durchdringungsöffnung ringsherum einfassen kann. Die beschriebenen Bauteile in Kreisform sind besonders einfach herstell- und montierbar. Außerdem lässt sich in vorteilhafter Weise der Innen- und/oder Außenumfang der Dichtflächen auf ein Minimum reduzieren. Ein derartiges unteres Dichtelement kann beispielsweise einen Durchmesser von 100 mm aufweisen, wobei auch andere Durchmesser, insbesondere zwischen 45 und 120 mm denkbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Dichtfläche des unteren Dichtelements als Dichtprofil ausgebildet. Anders als bei einer Dichtfläche, die den gegebenenfalls scharfkantigen Rand der Durchdringungsöffnung flächig überdeckt, kann mit einem schmalen, insbesondere kreisförmigen Dichtprofil die Durchdringungsöffnung auf einfache Weise und in geeignetem Abstand ringsherum eingefasst werden. Auf diese Weise wird das Gleiten des unteren Dichtelements auf der Blecheindeckung erleichtert. Das Dichtprofil steht dabei insbesondere von der Unterseite des unteren Dichtelements nach unten hin ab. Es ist besonders von Vorteil, ein Dichtprofil mit mehreren konzentrisch beabstandeten Dichtlippen vorzusehen. Dies steigert die Dichtqualität, insbesondere bei verwitterten oder verschmutzen Blecheindeckungen. Der mittlere Abstand von der innersten Dichtfläche des Dichtprofils zum Rand der Durchdringungsöffnung ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass bei temperaturbedingten Verschiebungen der Blecheindeckung der scharfkantige Rand jederzeit ausreichend beabstandet bleibt. Der Abstand korrespondiert dementsprechend mit dem verfügbaren Schiebespiel zwischen der Stockschraube und dem Rand der Durchdringungsöffnung und ist sicherheitshalber jedoch größer. Beispielsweise kann bei einer Stockschraube mit 12 mm und einer kreisrunden Durchdringungsöffnung mit 30 mm Durchmesser die innerste, kreisrunde Dichtfläche einen Durchmesser von mindestens 48 mm aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Stockschraube und dem Andrückelement ein Ringspalt vorgesehen, in den das obere Dichtelement an seiner Unterseite teilweise hineinragt. Der Ringspalt ist außen vom Rand der Durchgangsöffnung und innen von der Stockschraube begrenzt und kann beispielsweise bei Durchmessern von 15 bzw. 12 mm entsprechend 1,5 mm breit sein. Der Ringspalt kann auch breiter ausgeführt sein, z. B. 2 oder 3 mm. In diesen Ringspalt kann insbesondere mit der Axialkraft der Mutter das obere Dichtelement mit seiner Unterseite teilweise eingedrückt werden. Der äußere Umfangsbereich des oberen Dichtelements kann hierbei dennoch auf dam Andrückelement aufliegen. Durch das teilweise Eindrücken in den Ringspalt wird verhindert, dass sich das obere Dichtelement gegenüber der Stockschraube und/oder dem Andrückelement bei Schubbelastung unzweckmäßig bewegen kann. Bei Langzeitversuchen hat sich herausgestellt, dass ein derartiges Eindrücken bzw. Ineinandergreifen insbesondere bei großen und häufigen Verschiebungen der Blecheindeckungen die Dichtqualität weiter erhöht. Der Ringspalt hat zudem den Vorteil, dass bei einer nicht genau senkrecht zur Blecheindeckung eingeschraubten Stockschraube das Andrückelement und das untere Dichtelement dennoch parallel auf die Blecheindeckung aufgelegt werden können.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform kann sich das obere Dichtelement in seinem unteren Bereich und/oder die eine Durchgangsöffnung des Andrückelements im Umfang nach unten hin verjüngen. Insbesondere kann das obere Dichtelement in seinem unteren Bereich einen konischen Ringabschnitt aufweisen, der das Einführen in den Ringspalt erleichtert und außerdem durch zunehmendes Herabdrücken zwangsweise zu einer dichten Klemmung bzw. Pressung des konischen Ringabschnitts zwischen der Stockschraube und dem Rand der Durchgangsöffnung des Andrückelements führt. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der konische Ringabschnitt gegenüber dem restlichen, oberen Umfang des oberen Dichtelements nach innen in der Weise zurückversetzt ist, dass eine axiale Auflageschulter vorhanden bleibt, mit der das obere Dichtelement zusätzlich auch an der Oberseite des Andrückelements satt aufliegt. Es ist alternativ oder zusätzlich denkbar, die Durchgangsöffnung im Andrückelement konisch auszuführen. Der Ringabschnitt am oberen Dichtelement kann auch lediglich zylindrisch ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Mutter und das obere Dichtelement und/oder das Andrückelement und das untere Dichtelement miteinander kombiniert. So ist es möglich, die Mutter und das obere Dichtelement beispielsweise als schraubbaren Dichtaufsatz auszuführen. Ein solcher Dichtaufsatz kann zumindest nach innen zur Stockschraube und nach unten zum Andrückelement entsprechende Dichtflächen aufweisen. Außerdem ist es möglich, das Andrückelement in dem unteren Dichtelement integriert vorzusehen. Da das Andrückelement eine gewisse Biegesteifigkeit aufweist, kann es zugleich als Träger für das untere Dichtelement eingesetzt werden. Beispielsweise ist es denkbar, am Außenumfang einer kreisrunden Andrückplatte einen Dichtring vorzusehen, der die Andrückplatte zugleich umgreift. Bevorzugt ist es auch möglich, eine kreisrunde Andrückplatte in einem kreisrunden Dichtteller zu integrieren. Der Dichtteller kann hierfür an seinem oberen Bereich einen geeigneten Einfassrand aufweisen, so dass die Andrückplatte insbesondere durch Eindrücken mit ihrer Unterseite in dem Dichtteller aufliegt und von dem Einfassrand am Außenumfang umgriffen wird. Hierfür ist im Einfassrand vorzugsweise eine nach innen offene, umlaufende Nut vorgesehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist am oberen, metrischen Gewinde das Verbindungsteil bereits festgeschraubt. Mithilfe des Verbindungsteils kann die Tragkonstruktion der Solaranlage noch einfacher mit der Stockschraube verbunden werden. Das Verbindungsteil kann insbesondere als Platte ausgeführt sein, in der eine Durchgangsbohrung für die Stockschraube und gegenüberliegend ein Langloch zur variablen Befestigung von Profilträgern der Solaranlage vorgesehen ist. Die Platte kann zudem um die Achse der Stockschraube verschwenkt werden. Die Befestigung der Platte erfolgt dabei vorzugsweise mit zwei Kontermuttern.
In einer bevorzugten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der ebenen Blecheindeckung die Durchdringungsöffnung vorgesehen und die Stockschraube durch die Durchdringungsöffnung mit dem unteren, nichtmetrischen Gewinde in die tragende Dachkonstruktion des Dachs eingeschraubt, wobei die Durchdringungsöffnung zur Stockschraube ein Schiebespiel bietet, und wobei mittels der Mutter das obere Dichtelement auf das Andrückelement und dieses auf das untere Dichtelement gegen die ebene Blecheindeckung gedrückt ist. In einer weiteren bevorzugten Anordnung ist hierbei an dem oberen, metrischen Gewinde die Tragkonstruktion der Solaranlage oder das Verbindungsteil angeschraubt, das mit der Tragkonstruktion der Solaranlage fest verbunden ist. Die entsprechenden Montageschritte zum Erreichen dieser Anordnungen sind bereits vorstehend beschrieben.
In einer weiteren bevorzugten Anordnung der Vorrichtung korrespondiert die Größe und/oder die Form der Durchdringungsöffnung mit dem Maß und/oder der Richtung der temperaturbedingten Verschiebung der Blecheindeckung. Das Maß und/oder die Richtung der temperaturbedingten Verschiebung der Blecheindeckung an der Befestigungsstelle hängt dabei vom Abstand zu der nächstgelegenen Stelle ab, an der die Blecheindeckung mit der Dachkonstruktion verbunden oder an der eine benachbarte erfindungsgemäße Vorrichtung befestigt ist. Bei einer wirksamen Länge von z. B. 10 m und einer angenommenen Temperaturänderung von 60 K beträgt die Ausdehnung einer Stahleindeckung ca. ±5 mm. Bei einer Durchdringungsöffnung mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Stockschraube der Größe M12 verbleibt ein allseitiges Schiebespiel von 9 mm. Bei Einschrauben der Stockschrauben bzw. beim Vorbohren ist gegebenenfalls eine Vorverschiebung der Blecheindeckung zur Montagezeit, beispielsweise aufgrund starker Sonneneinstrahlung zu berücksichtigen. Die Stockschraube kann in diesem Fall in geeigneter Weise exzentrisch gesetzt werden. Idealerweise erfolgt die Montage bei einer mittleren Temperatur der Blecheindeckung. Es ist auch denkbar, die Form der Durchdringungsöffnung der erwarteten Richtung der Verschiebung anzupassen, beispielsweise mit einem Rechteck. In einfachsten Fall kann die Durchdringungsöffnung jedoch kreisrund ausgeführt sein. Eine solche Durchdringungsöffnung kann mit einer Bohrmaschine und einem entsprechenden Schneidkopf auf einfache Weise herausgetrennt werden.
In einer weiteren bevorzugten Anordnung sind auf dem Dach mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen reihen- oder rasterartig vorgesehen. Da Tragkonstruktionen von Solaranlagen üblicherweise linien- oder gitterförmig ausgebildet sind, ist eine derartige Anordnung besonders zweckmäßig.
In einer abschließenden Verallgemeinerung des Erfindungsgedankens ist es möglich, mithilfe der Vorrichtung nicht nur die Tragkonstruktion einer Solaranlage, sondern auch anderes Dachzubehör wie Tritte, Leitern, Schneefanggitter, Antennen und Ähnliches auf Dächern mit ebener Blecheindeckung sicher und dicht zu befestigen. Dabei kann die Vorrichtung auch für andere Eindeckungsarten geeignet sein. Zudem ist denkbar, die Vorrichtung nicht nur für Blecheindeckungen auf Dächern, sondern für Metall- oder Kunststoffdeckungen jedweder Art mit geeignetem, rückseitigem Untergrund zu verwenden. Außerdem kann es zweckmäßig sein, die Stockschraube durch eine Gewindestange zu ersetzen, welche die tragende Dachkonstruktion durchdringt und im Dachinneren mit einer Mutter gekontert ist. Auch die Verwendung einer langen Kopfschraube, die mit ihrem Ende nach außen ragt, ist denkbar.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine Schnittansicht der Vorrichtung gemäß 1 im ungespannten Zustand,
3 eine Schnittansicht der Vorrichtung gemäß 1 im gespannten Zustand,
4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Vorrichtung gemäß 1 zusammen mit Bauteilen einer Solaranlage,
5 eine Schnittansicht einer Anordnung der Vorrichtung gemäß 1 quer zu einem Dachsparren,
6 eine Schnittansicht der Anordnung gemäß 5, längs durch den Dachsparren.
Die aus 1 bis 3 ersichtliche Vorrichtung besteht aus einer Stockschraube 1, einem Dichtteller 2, einer Andrückplatte 3, einem Dichtring 4 und einer Flanschmutter 5. Außerdem sind zwei weitere Flanschmuttern 6 und 8 sowie eine Verbindungsplatte 7 optional vorgesehen. Zur Veranschaulichung der Funktionsweise ist die Vorrichtung in 2 im ungespannten und in 3 im gespannten Zustand dargestellt.
Die Stockschraube 1 bildet das zentrale Bauteil der Vorrichtung und weist von axial oben nach unten einen Antrieb 10 für ein Einschraubwerkzeug, ein metrisches Gewinde 11, einen gewindefreien Abschnitt 12 sowie ein Holzgewinde 13 mit einem spitzen Ende auf. Der Antrieb 10 ist radial enger als das metrische Gewinde 11 dimensioniert, so dass von oben Muttern auf das Gewinde 11 gedreht werden können.
Der Dichtteller 2 und die Andrückplatte 3 sind jeweils im Umfang kreisrund ausgebildet und zentral mit einer ebenfalls kreisrunden Durchgangsöffnung 14 bzw. 15 versehen. Außerdem sind der Dichtteller 2 und die Andrückplatte 3 zueinander koaxial und ungefähr in Höhe des in den Zeichnungen nicht näher ersichtlichen oberen Endes des gewindefreien Abschnitts 12 angeordnet, und sie werden an ihren Durchgangsöffnungen 14 und 15 koaxial von der Stockschraube 1 durchdrungen.
Der Dichtteller 2 weist an seiner Unterseite radial außen einen profilierten Randbereich auf, der aus drei um die Stockschraube 1 geschlossen umlaufenden, konzentrischen Dichtlippen 16, 17 und 18 besteht. Die Dichtlippe 18 bildet hierbei den äußersten Rand des Dichttellers 2 und zugleich dessen nach unten am weitesten abstehende, ringförmige Dichtfläche. Voneinander radial beabstandet folgen die Dichtlippen 17 und 16, deren Dichtflächen etwas nach oben hin zurückversetzt sind.
An seinem oberen Bereich weist der Dichtteller 2 radial außen zudem einen umlaufenden Einfassrand 19 auf, in dem koaxial eine kreisrunde und radial nach innen offene Hinterschneidung in Form einer umlaufenden Nut vorgesehen ist.
Die Andrückplatte 3 liegt mit ihrer Unterseite auf dem Dichtteller 2 auf und wird an seinem äußeren Rand von der Hinterschneidung des Einfassrandes 19 haltend umgriffen. Die Andrückplatte 3 kann vorzugsweise mit Handkraft vorab in die Hinterschneidung bzw. in den Einfassrand 19 eingedrückt sein. Die Andrückplatte 3 ist somit im Dichtteller 3 integriert und mithilfe des Einfassrandes 19 in diesem zentriert und axial gesichert.
Der Dichtring 4 ist ebenfalls kreisrund ausgeführt und im ungespannten Zustand gemäß 2 axial oberhalb der Andrückplatte 3 angeordnet. Die Stockschraube 1 ragt durch die eine zentrale Ringöffnung des Dichtrings 4, wobei der Dichtring 4 mit seiner radialen Innenseite dicht am nicht näher dargestellten Übergangsbereich vom oberen, metrischen Gewinde 11 auf dem gewindefreien Abschnitt 12 anliegt. Der Dichtring 4 weist im unteren Bereich einen konischen Ringabschnitt 9 auf, der sich nach unten hin verjüngt und im ungespannten Zustand auf Höhe der Oberseite der Andrückplatte 3 endet. Der konische Ringabschnitt 9 ist gegenüber dem oberen Umfangsbereich des oberen Dichtelements 4 nach innen zurückversetzt, so dass eine zur Oberseite der Andrückplatte 3 gerichtete Auflageschulter mit zusätzlicher Dichtfunktion gegeben ist.
Schließlich ist die Flanschmutter 5 oberhalb des Dichtrings 4 an dem metrischen Gewinde 11 angeordnet.
Im gespannten Zustand gemäß 3 ist der Axialabstand zwischen der Flanschmutter 5 und der Andrückplatte 3 durch Herabdrehen der Flanschmutter 5 verringt. Der Dichtring 4 ist in diesem Zustand in axialer Richtung komprimiert und ragt mit seinem Ringabschnitt 9 in den Ringspalt zwischen der Stockschraube 1 und der Durchgangsöffnung 15 der Andrückplatte 3 hinein, so dass er zwischen dem gewindefreien Abschnitt 12 und dem Rand der Durchgangsöffnung 15 eingeklemmt ist und dort beidseitig dicht anliegt. Außerdem liegt der Dichtring 4 nun mit seiner Auflageschulter an der Oberseite der Andrückplatte 3 an und erhöht dadurch die Dichtqualität.
Die Andrückplatte 3 leitet die durch die Flanschmutter auf den Dichtring 4 nach unten ausgeübte Axialkraft in den äußeren Randbereich des Dichttellers 2. Die Andrückplatte 3 drückt somit die Dichtlippen 18, 17 und 16 gegen eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Blecheindeckung. Hierbei wird zunächst die Dichtlippe 18 etwas nach außen und/oder nach oben verformt, so dass nachfolgend auch die Dichtlippen 17 und 16 auf der Blecheindeckung ringsum die Durchdringungsöffnung aufgedrückt sind.
Optional ist im oberen Abschnitt des metrischen Gewindes 11 die Verbindungsplatte 7 angeordnet. Die Verbindungsplatte 7 ist von rechteckiger Grundform und steht senkrecht von der Stockschraube 1 einseitig ab. Zum Aufsetzen und zur Befestigung an der Stockschraube ist in der Verbindungsplatte 7 eine Durchgangsbohrung vorgesehen, die von der Stockschraube 1 durchragt ist. Die Verbindungsplatte 7 ist dabei zwischen den zwei Flanschmuttern 6 und 8 beidseitig eingespannt. Außerdem weist die Verbindungsplatte 7 in dem von der Stockschraube 1 abstehenden Bereich ein Langloch 21 auf. Über dieses Langloch 21 kann die Tragkonstruktion der Solaranlage, insbesondere ein Profilträger festgeschraubt werden.
4 veranschaulicht nochmals den Aufbau der Vorrichtung gemäß 1 bis 3 und zeigt wie ein Profilträger 29 mithilfe der Verbindungsplatte 7 mit der Stockschraube 1 der Vorrichtung verbunden werden kann. Der Profilträger 29 wird hierbei am Langloch 21 verstellbar mit einer einfachen Schraubverbindung festgeschraubt. Auf den Profilträger 29 kann ein Solarmodul 30 mittels Klemmhalter 31 aufgesetzt werden.
5 und 6 zeigen, wie in einer typischen Anordnung mithilfe der Vorrichtung gemäß 1 die Tragkonstruktion von Solaranlagen auf einem Schrägdach mit Stehfalzdeckung befestigt ist. Auf eine gesonderte Darstellung der Dachschräge und der Stehfalze wurde dabei verzichtet. Auf einem Dachsparren 25 des Schrägdaches ist eine Schalung 26 aus mehreren Holzbrettern befestigt, auf denen wiederum eine Stehfalzdeckung 27 flach aufliegt und sich temperaturbedingt verschieben kann. An der Montagestelle ist in der Stehfalzdeckung 27 eine kreisrunde Durchdringungsöffnung 28 vorgesehen, die beispielsweise mit einem Handbohrgerät und einem geeigneten Schneidaufsatz auf einfache Weise herausgetrennt worden ist. Der Durchmesser der Durchdringungsöffnung 28 berücksichtigt hierbei die maximal mögliche Verschiebung der Stehfalzdeckung 27 an der Montagestelle. Um das Einschrauben der Stockschraube 1 zu erleichtern, kann vorab und idealerweise mit demselben Handbohrgerät und geeignetem Bohrer durch die Schalung 26 und in den Dachsparren 25 vorgebohrt werden. Die Vorbohrung kann hierbei zentrisch zur Durchdringungsöffnung 28, insbesondere bei bewölktem Himmel und Normaltemperatur, oder auch exzentrisch gesetzt werden, so dass die aktuelle Vorverschiebung bereits berücksichtigt ist. Anschließend kann die Stockschraube 1 mit der Spitze voran durch die Durchdringungsöffnung 28 und die Schalung 26 hindurch mit ihrem Holzgewinde 13 in den Dachsparren 25 eingeschraubt werden. Zwischen der Stockschraube 1 und dem Rand der Durchdringungsöffnung 28 besteht für die Stehfalzdeckung 27 allseitiges Schiebespiel. Die Mutter 5 ist so weit nach unten gedreht und gespannt, dass der Dichtteller 2 mit seinen Dichtlippen 18, 17 und 16 auf der Stehfalzdeckung um die Durchdringungsöffnung 28 ringsherum mit geeignetem Anpressdruck aufliegt, so dass die Dicht- wie auch die Gleitfunktion jederzeit gewährleistet ist. Am anderen Ende der Vorrichtung ist an dem Verbindungsteil 7 ein Tragprofil 29 festgeschraubt, das wiederum mittels eines Klemmhalters 31 zwei Solarmodule 30 trägt.

Claims

Vorrichtung zur Befestigung einer Solaranlage auf einem Dach mit ebener Blecheindeckung, bestehend aus – einer Stockschraube (1) mit einem oberen, metrischen Gewinde (11) und einem unteren, nichtmetrischen Gewinde (13), sowie von der Stockschraube (1) durchdrungen und von axial oben nach unten aufeinanderfolgend, – einer Mutter (5), die am oberen, metrischen Gewinde (11) angeordnet ist, – einem oberen Dichtelement (4), – einem Andrückelement (3) und – einem unteren Dichtelement (2), wobei – die Stockschraube (1) und das Andrückelement (3) mittels des oberen Dichtelements (4) miteinander dicht verbunden sind, – das obere und das untere Dichtelement (4, 2) mittels des Andrückelements (3) miteinander dicht verbunden sind, – das untere Dichtelement (2) an seiner Unterseite mindestens eine um die Stockschraube (1) geschlossen umlaufende Dichtfläche (16, 17, 18) aufweist, und wobei – mittels der Mutter (5) das obere Dichtelement (4) auf das Andrückelement (3) und dieses auf das untere Dichtelement (2) gegen die ebene Blecheindeckung drückbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass obere Dichtelement (4), das Andrückelement (3) und/oder das untere Dichtelement (2) jeweils im Umfang kreisförmig ausgebildet und/oder jeweils mit einer zentralen, kreisrunden Durchgangsöffnung (14, 15) versehen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dichtfläche (16, 17, 18) des unteren Dichtelements (2) als Dichtprofil ausgebildet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stockschraube (1) und dem Andrückelement (3) ein Ringspalt vorgesehen ist, in den das obere Dichtteil (4) an seiner Unterseite teilweise hineinragt.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich das obere Dichtelement (4) in seinem unteren Bereich und/oder sich die eine Durchgangsöffnung des Andrückelements (3) im Umfang nach unten hin verjüngt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (5) und das obere Dichtelement (4) und/oder das Andrückelement (3) und das untere Dichtelement (2) integriert sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen, metrischen Gewinde (11) ein Verbindungsteil (7) für die Solaranlage festgeschraubt ist.
Anordnung der Vorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in der ebenen Blecheindeckung (27) eine Durchdringungsöffnung (28) vorgesehen ist, und – die Stockschraube (1) durch die Durchdringungsöffnung (28) mit dem unteren, nichtmetrischen Gewinde (11) in die eine tragende Dachkonstruktion (25) des Dachs eingeschraubt ist, wobei – die Durchdringungsöffnung (28) zur Stockschraube (1) ein Schiebespiel bietet, und wobei – mittels der Mutter (5) das obere Dichtelement (4) auf das Andrückelement (3) und dieses auf das untere Dichtelement (2) gegen die ebene Blecheindeckung (27) gedrückt ist.
Anordnung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen, metrischen Gewinde (11) die eine Tragkonstruktion (29) der Solaranlage oder ein Verbindungsteil (7) angeschraubt ist, das mit der Tragkonstruktion (29) der Solaranlage fest verbunden ist.
Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und/oder die Form der Durchdringungsöffnung (28) mit dem Maß und/oder der Richtung der temperaturbedingten Verschiebung der ebenen Blecheindeckung (27) korrespondiert.
Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Dach mehrere Vorrichtungen reihen- oder rasterartig vorgesehen sind.