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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen von Kabeln bei Windkraftanlagen, bei der an zumindest einem in seinem Umriss vorzugsweise runden Grundkörper mehrere Durchführungen für Kabel verteilt angeordnet sind.
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Um die in Windkraftanlagen erzeugten Energien abzuführen sowie für andere betriebliche Zwecke, wie Steuerung, Überwachung und dergleichen, müssen Kabel, die vom Maschinenhaus durch den Turm nach unten verlaufen, so geführt werden, dass bei betrieblichen Bewegungen der Kabel, die als Kabelbündel vom Maschinenhaus in den Turm herabhängen, keine Beschädigungen oder Beeinträchtigungen der Kabel stattfinden. Da bei den üblichen Windkraftanlagen das Maschinenhaus mit der Generatoreinheit, von der das Kabelbündel ausgehend in den Turm herabhängt, im Betrieb bis zu drei Umdrehungen ausführen kann, bevor das Maschinenhaus zurückgesteuert wird, muss das Kabelbündel so geführt werden, dass die Kabel in dem in den Turm hängenden Kabelbündel die Bewegung zwar mitmachen können, dabei jedoch nicht derart aneinander scheuern, dass Beschädigungen der Isolation zu befürchten wären.
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Hierfür ist es Stand der Technik, vgl. beispielsweise
WO 2011/151465 A2 , die Kabel, voneinander jeweils distanziert, vom drehbaren Maschinenhaus ausgehend in einem Kabelbündel zu einem im Turm undrehbar gelagerten Grundkörper und durch an diesem befindliche Durchführungen hindurch zu führen, wobei die Durchführungen in Abständen voneinander angeordnet sind, so dass die Kabel im Bündel wiederum voneinander distanziert sind. Bei der Verwindung des Bündels bei den Drehbewegungen des Maschinenhauses wird die Gefahr des Scheuerns der Kabel weitgehend vermieden. Jedoch führt die abrupte Richtungsänderung der Kabel, wie sie sich beim Verdrehen des Bündels im Bereich des Kabelaustritts aus den Durchführungen der Grundkörper ergibt, zu örtlichen Überbelastungen der Kabel und deren Isolation.
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Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Führungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die bestmögliche Schonung der Kabel bei Drehbewegungen des Kabelbündels gewährleistet.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Demgemäß besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die Durchführungen mit einer Führungsanordnung versehen sind, die dem jeweiligen Kabel Bewegungen relativ zu dem die Führungsanordnung umgebenden Teil der Durchführung erlaubt. Dadurch ist vermieden, dass die Kabel am Austritt aus der Durchführung zu abrupten Richtungsänderungen in der Art eines Abknickens gezwungen werden können, weil durch die innerhalb der Durchführungen gebotene Bewegungsfreiheit ein allmählicher Richtungsübergang erfolgen kann.
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Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die jeweilige Führungsanordnung einen das durchgeführte Kabel umgebenden Einsatz auf, der in der zugehörigen Durchführung relativ zum Grundkörper beweglich gelagert ist.
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Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Einsatz in Form eines das durchgeführte Kabel umgebenden Ringkörpers ausgebildet, dessen Außenseite ein Teil einer konvexen Kugelfläche bildet und an der ein Teil einer Kugelkalotte bildenden Wand der Innenseite der Durchführung gelagert ist. Dadurch ist für das Kabel eine kugelgelenkartige Führung gebildet, so dass für das Kabel Neigungsmöglichkeiten um beliebige Achsen zur Verfügung stehen.
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Alternativ kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Führungsanordnung einen elastomeren, das in der Durchführung aufgenommene Kabel nachgiebig umgebenden Ringkörper, vorzugsweise aus einem synthetischen Gummiwerkstoff, aufweist. Eine derartige Führung des Kabels mittels einer Art Manschette ist mit geringem Aufwand realisierbar und stellt daher eine sehr kostengünstige Lösung dar.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Führungsanordnung eine Drehlagerung für das durchgeführte Kabel auf.
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Hierfür kann die Anordnung mit besonderem Vorteil so getroffen sein, dass die Drehlagerung ein Nadellager aufweist, dessen Innenring das durchgeführte Kabel umgibt und dessen Außenring am Grundkörper festgelegt ist. In besonders schonender Weise können sich dadurch die durchgeführten Kabel in die den Drehbewegungen des Bündels entsprechende Drehposition einstellen.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Führungsanordnung drehbare Walzenkörper aufweisen, die derart angeordnet sind, dass sie seitliche Begrenzungen des Kabeldurchgangs der jeweiligen Durchführung bilden. Für das durchgeführte Kabel stehen dadurch an der Durchführung bewegliche Wände zur Verfügung.
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Als besonders einfache und kostengünstige Lösung kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Durchführungen durch runde Öffnungen in einer den Grundkörper bildenden, runden Scheibe gebildet sind, wobei die Führungsanordnung durch die Öffnungen von beidseits nach außen hin sich erweiternden Wölbungen der Wand der Öffnung gebildet ist. Somit kann sich das aus der Durchführung jeweils austretende Kabel in beliebige Neigungen relativ zur Ebene des Grundkörpers einstellen.
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Um dem Umstand Rechnung zu tragen, dass sich beim Verdrehen des Kabelbündels dessen Länge verringert, ist bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen zumindest ein Grundkörper mit dem auf dem Turm der zugehörigen Windkraftanlage drehbaren Maschinenhaus verbunden und zumindest ein weiter unten angeordneter Grundkörper im Turm undrehbar und vertikal bewegbar gelagert.
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Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung diesbezüglich so getroffen sein, dass am Rand des vertikal bewegbaren Grundkörpers an diametral einander gegenüberliegenden Stellen radial vorstehende Laufrollen vorgesehen sind, die in vertikalen Laufschienen im Turm geführt sind. Dadurch ist der Grundkörper relativ zum Turm undrehbar gelagert, kann jedoch entsprechend der jeweiligen Länge des Kabelbündels die passenden Vertikalpositionen einnehmen.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine stark schematisch vereinfachte Darstellung eines Kabelbündels, das aus dem Maschinenhaus einer Windkraftanlage in den Turm herabhängt und durch eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung geführt ist;
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2 eine der 1 entsprechende Darstellung, wobei das Kabelbündel in einem verdrehten Zustand dargestellt ist;
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3 eine perspektivische Schrägansicht eines Grundkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Grundkörper im Turm undrehbar und vertikal verschiebbar gelagert ist;
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4 einen gegenüber 3 vergrößert gezeichneten Teilquerschnitt des Grundkörpers entsprechend der Schnittlinie IV-IV von 3;
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5 eine perspektivische Schrägansicht des Grundkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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6 einen Querschnitt des Grundkörpers von 5, gezeichnet in perspektivischer Schrägansicht;
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7 eine perspektivische Schrägansicht des Grundkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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8 eine in perspektivischer Schrägansicht, vergrößert und quer geschnitten gezeichnete Teildarstellung des Grundkörpers eines weiter abgewandelten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung;
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9 eine perspektivische Schrägansicht des Grundkörpers gemäß einer weiteren Abwandlung der Erfindung;
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10 eine perspektivische Schrägansicht eines Grundkörpers eines noch weiter abgewandelten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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11 eine der 3 ähnliche perspektivische Schrägansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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12 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels von 11;
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13 eine Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie XIII-XIII von 12;
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14 eine auseinandergezogene, perspektivische Schrägansicht lediglich eines Ringkörpers in abgewandelter, zweiteiliger Bauweise;
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15 eine in perspektivischer Schrägansicht gezeigte Teildarstellung, in der lediglich der Grundkörper und eine einzige Laufschiene eines weiter abgewandelten Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt sind;
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16 ein gegenüber 15 vergrößert und in perspektivischer Schrägansicht gezeichneter Teilquerschnitt des Ausführungsbeispiels von 15 und
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17 und 18 perspektivische Schrägansichten der beim Beispiel von
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15 und 16 vorgesehenen Gleitstücke, gesehen auf die Rückseite bzw. die Frontseite des gezeigten Gleitstücks.
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In den 1 und 2, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Führungsanordnung zeigen, sind lediglich ein aus dem Maschinenhaus in den Turm herabhängendes Kabelbündel 1 und die mit dem Kabelbündel 1 zusammenwirkenden Teile der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung gezeigt. Die weiteren Komponenten der zugehörigen Windkraftanlage, wie Maschinenhaus, Rotor, Turm und dergleichen, sind, da sie von konventioneller Bauweise sein können, in den vorliegenden Zeichnungen nicht dargestellt. Das Kabelbündel 1 ist zwischen einem oberen Grundkörper 3, der mit dem nicht gezeigten, drehbaren Maschinenhaus verbunden und vertikal unbeweglich ist, und einem unteren Grundkörper 5 geführt, welch letzterer am (nicht gezeigten) Turm undrehbar, jedoch vertikal bewegbar gelagert ist.
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Zu diesem Zweck ist an einander diametral gegenüberliegenden Stellen des unteren Grundkörpers 5 jeweils ein Paar Laufrollen 7 angeordnet, die in Vertikalrichtung zueinander versetzt und in Laufschienen 9 geführt sind, die am Turm festgelegt sind und sich in Vertikalrichtung erstrecken. Während in 1 das Kabelbündel 1 in unverdrehtem, gestrecktem Zustand gezeigt ist, zeigt 2 den Zustand, bei dem sich das Maschinenhaus, und damit der obere Grundkörper 3, verdreht haben, so dass das Kabelbündel 1 verdreht oder gewunden ist. Aufgrund der durch die Verdrehung bedingten Verkürzung der Kabellängen hat sich in 2 der untere Grundkörper 5 zum Längenausgleich entlang der Laufschienen 9 vertikal nach oben verschoben. Die Bauweise des oberen Grundkörpers 3 kann der Bauweise des unteren Grundkörpers 5 entsprechen, abgesehen davon, dass am unteren Grundkörper 5 die Laufrollen 7 mit zugehöriger Halterung angebracht sind.
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Die 3 und 4 zeigen nähere Einzelheiten der Bauweise des Grundkörpers 5 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Grundkörper 5 weist einen Zwischenkörper in Form einer Scheibe 11 auf, die, ausgehend von einem Mittelteil, in dem sich eine Zentralöffnung 13 befindet, radial nach außen verlaufende Speichen 15 (siehe 4) aufweist, die zwischen sich Platz für Durchführungen 17 freilassen, von denen beim vorliegenden Beispiel acht Durchführungen 17 auf einer Kreislinie verteilt angeordnet sind. Die Durchführungen 17 sind zwischen den Speichen 15 jeweils durch von beiden Seiten her auf der Scheibe 11 befestigte Sektorkörper 19 gebildet, die lückenlos aneinanderstoßen und mit ihrem kreisbogenförmigen Umfangsrand dem Grundkörper 5 einen kreisrunden Umriss verleihen. Damit die Sektorkörper 19 eine Ringstruktur bilden, bei der die aneinanderliegenden Sektorkörper 19 miteinander verspannt sind, ist um den Außenumfang der Struktur ein Spannband 21 herumgeführt, das mittels eines Spannschlosses 23 spannbar ist.
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Wie am deutlichsten aus 4 entnehmbar ist, weisen die Sektorkörper 19 an ihrer den Durchgang der gebildeten Durchführung 17 begrenzenden Wand 25 eine konvexe Wölbung auf, die einen Teil einer Kugelkalotte bildet. Ein Einsatz, der das durch die jeweilige Durchführung 17 hindurchgeführte Kabel umgibt, weist die Form eines Ringkörpers 27 auf, dessen Außenseite ein Teil einer konvexen Kugelfläche 29 (siehe 4) bildet, mit der der Ringkörper 27 an der konkav gewölbten Wand 25 der Sektorkörper 19 anliegt. Dadurch ist der den Einsatz bildende Ringkörper 27 kugelgelenkartig am jeweiligen Grundkörper 3, 5 gelagert, so dass sich das durch die Durchführungen 17 hindurchgeführte Kabel auf beliebige Neigungen relativ zur Ebene des Grundkörpers 3, 5 einstellen sowie zusammen mit dem Einsatz (Ringkörper 27) verdrehen kann.
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5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich vom zuvor beschriebenen Beispiel hauptsächlich dadurch unterscheidet, dass eine Scheibe 31 vorgesehen ist, die nicht sternförmig gestaltet ist, wie dies bei der Scheibe 11 des zuvor beschriebenen Beispiels der Fall ist, sondern mit ihrem äußeren Rand 33 selbst den kreisrunden Umfang des Grundkörpers 3, 5 bildet. Außer der zentralen Öffnung 13 sind zur Bildung der Durchführungen 17 weitere Öffnungen der Scheibe 31 vorgesehen. Wie beim zuvor beschriebenen Beispiel ist die Führungsanordnung der Durchführungen 17 jeweils durch einen Einsatz in Form eines Ringkörpers 27 gebildet, dessen Außenseite wiederum Teil einer Kugelfläche 29 ist.
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Anstelle der beim zuvor beschriebenen Beispiel vorgesehenen Sektorkörper 19 sind beim Beispiel von 5 und 6 Ringelemente 35 an Unterseite und Oberseite der Scheibe 31 angebracht, die wiederum, wie bei den Sektorkörpern 19 von 3 und 4, innenseitig konkav gewölbte Wände 37 aufweisen, so dass die Ringkörper 27 wiederum kugelgelenkartig gelagert sind. Bei dieser Ausführungsform ist kein den umfänglichen Rand 33 der Scheibe 31 umgebendes Spannband vorgesehen. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in der zentralen Öffnung 13 der Scheibe 31 ebenfalls eine Durchführung 17 nach Bedarf ausgebildet werden kann, weil sich auch an dieser Öffnung 13 Ringelemente 35 mit kalottenartig gewölbter Innenwand 37 befinden, so dass eine kugelgelenkartige Führungsanordnung durch eingesetzte Ringkörper 27 gebildet werden kann.
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Die 7 zeigt ein weiter abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem ebenfalls eine Scheibe 31 mit einem den kreisrunden Umriss bestimmenden äußeren Rand 33 vorgesehen ist. In den für die Durchführungen 17 vorgesehenen Öffnungen ist als Führungsanordnung jeweils ein Gummiring 38 eingesetzt. Dadurch ist das durchgeführte Kabel in einer elastomeren Manschette nachgiebig geführt, so dass sich das Kabel in gewünschte Neigungen zur Ebene der Scheibe 31 einstellen kann.
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Bei dem in 8 gezeigten, weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem ebenfalls eine Scheibe 31 mit umfänglichem Rand 33 vorgesehen ist, ist die Führungsanordnung der Durchführungen 17 jeweils durch eine Drehlagerung für das Kabelbündel gebildet, wobei ein Nadellager vorgesehen ist, dessen Außenring 39 an der Scheibe 31 festgelegt ist und dessen Innenring 41 das betreffende Kabelbündel umgibt.
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Ein weiter abgewandeltes Ausführungsbeispiel, das in 9 dargestellt ist, sieht ebenfalls eine Scheibe 31 vor, die mit ihrem Rand 33 den kreisrunden Umfang des Grundkörpers 3, 5 definiert. Für die Durchführungen 17 sind dreieckförmige Öffnungen in der Scheibe 31 gebildet, längs deren Dreieckseiten an Oberseite und Unterseite der Scheibe 31 drehbare Walzenkörper 43 derart angeordnet sind, dass die Walzenoberflächen die Anlagefläche für das jeweils durchgeführte Kabel bilden. Die derart gestaltete Führungsanordnung eröffnet dem durchgeführten Kabel ebenfalls Möglichkeiten für Relativbewegungen zum übrigen Teil des Grundkörpers 3, 5.
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Die 10 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, das sich durch eine besonders einfache Bauweise auszeichnet. Einteiliger Hauptbestandteil des Grundkörpers 3, 5 ist hierbei eine kreisrunde Platte 45, die runde Öffnungen 47 für die Durchführungen 17 aufweist. Die Führungsanordnung für durchgeführte Kabel ist hierbei durch spezielle Formgebung der Wand der Öffnungen 47 gebildet, nämlich durch Wölbungen 49, die die Öffnungen 47 jeweils nach außen hin erweitern und dadurch dem durchgeführten Kabel am Austritt aus den Öffnungen vorgebbare Neigungen ermöglichen.
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Während die Einzelheiten der Grundkörper 3, 5 in den 2 bis 8 und 10 jeweils anhand des Grundkörpers 5 beschrieben sind, der, mit Laufrollen 7 versehen, undrehbar unterhalb eines mit dem Maschinenhaus drehbaren Grundkörpers 3 angeordnet ist, versteht sich, dass sämtliche beschriebenen Bauweisen des Grundkörpers ohne seitliche Laufrollen 7, wie dies in 9 beispielhaft dargestellt ist, auch als oberer Grundkörper 3 vorgesehen sein können.
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Die 11 bis 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Grundkörper 5 aus zwei gleichen Scheiben 51, die aufeinanderliegend angeordnet sind, gebildet ist. Die Scheiben 51 bilden einen Sternkörper der einseitig geschlitzt ist, so dass die im Bereich des Umfangsrandes der Scheiben 51 angeordneten Durchführungen 17 über Schlitze 53 (nicht sämtliche beziffert) nach außen offen sind.
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Die 14 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Ringkörper 27. Wie dargestellt, sind die Ringkörper 27 aus zwei gleich ausgebildeten Ringhälften 55 gebildet, die miteinander verbindbar sind und an den Verbindungsflächen vorstehende Zapfen 57 und diesen zugeordnete Passbohrungen 59 aufweisen.
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Sofern vorstehend von Durchführungen 17 im Grundkörper 3, 5 die Rede ist, meint dies nicht nur Durchführungen, die innerhalb des Grundkörpers angeordnet sind, sondern vielmehr auch solche, die randseitig angeordnet (nicht dargestellt) eine Kabelführung mit einem weiteren Freiheitsgrad gegenüber den bekannten starren Führungslösungen aufweisen. Sofern der Grundkörper im Bereich der Durchführungen randseitig geschlitzt ist, ist insoweit dann auch eine Kabelaufnahme von der Seite her über die Schlitzaufnahme möglich.
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Die 15 bis 18 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem, wie bei 10, der Grundkörper 5 durch eine kreisrunde Platte 45 gebildet ist. Im Unterschied zu 10 ist die Platte 45 nicht mittels Paaren von Laufrollen 7 an Laufschienen 9 verschiebbar geführt, sondern jedes Paar der Laufrollen 7 ist durch ein Gleitstück 71 ersetzt, dessen Formgebung aus den 17 und 18 näher ersichtlich ist. Die Laufschienen 9, von denen in 15 und 16 lediglich eine gezeigt ist, sind als C-Profilschienen ausgebildet, anders als bei dem Beispiel von 3, bei dem Laufschienen 9 in Form eines U-Profils vorgesehen sind. Die einstückig aus einem Kunststoffwerkstoff spritzgeformten Gleitstücke 71 weisen einen vorderen Gleitschuh 73 und ein rückwärtiges Führungsteil 75 auf. Letzteres bildet parallele Führungsflächen 77, mit denen das Gleitstück 71 im Öffnungsschlitz des C-Profils der Laufschienen 9 geführt ist. Außerdem dient das Führungsteil 75 als Befestigungsteil, das Schraubenlöcher 79 aufweist, die bis zur Frontseite des Gleitschuhs 73 durchgehen und in erweiterten Sechskantöffnungen 81 enden, in denen Sechskantköpfe von Befestigungsschrauben 83 versenkt aufnehmbar sind. Mit diesen ist, wie am deutlichsten der 16 entnehmbar ist, das jeweilige Gleitstück 71 mit Haltern 85 verschraubt, die durch Winkelbleche gebildet sind, und ihrerseits mit der Platte 45 verschraubt sind.
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Wie 17 und 18 zeigen, weisen die Gleitstücke 71 an der Frontseite konvex gewölbte Gleitflächen 87 (18) und an der Rückseite entsprechend konvex gewölbte Gleitflächen 89 (17) auf, mit denen die Gleitstücke 71 an der Innenwand des C-Profils der Laufschienen 9 geführt sind. Diese Wölbung der Gleitflächen 87 und 89 ermöglicht eine Schrägstellung der Platte 45, um einen bedingten Schrägzug der in die Durchführungen 17 eingelegten Kabel zuzulassen, ohne zu verkanten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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