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Die Erfindung betrifft einen Turmdrehkran mit einem Unterwagen, einem aus einzelnen Gitterstücken zusammengesetzten Kranturm sowie einen Kranausleger, wobei der Kranturm eine Klettereinrichtung zur Vergrößerung der Turmlänge während des Kranbetriebs umfasst.
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Derzeit existieren verschiedene Arten von Krantypen. Bekannt sind beispielsweise Turmdrehkrane, die entweder als Obendreher oder auch als Untendreher ausgeführt sein können. Diese Krankonstruktionen sind zwar für bestimmte Traglasten, Höhen und hohe Ausladungen ausgelegt, jedoch gestaltet sich der Kraneinsatz aufgrund der mangelnden Mobilität oftmals unflexibel.
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Als alternative Krantypen sind Telekrane oder auch Gittermastkrane bekannt, die einen wippbaren Telehauptausleger mit optionaler Gitter- oder Wippspitze aufweisen können. Ebenso existieren Gittermastkrane mit Raupenfahrgestellen und Gittermastausleger mit Wippspitzen. Um lange Gitterkombinationen zu erreichen, benötigen diese Krane in der Regel viel Platz und einen sogenannten Derrickballast. Diese verursachen entsprechend hohe Transportkosten und benötigen einen großen Platzbedarf für den Kranaufbau. Diese Krantypen sind derzeit auch als mobile Versionen verfügbar.
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Die vorliegende Erfindung soll eine neuartige Lösung zur Montage von Objekten in besonderer Hubhöhe schaffen. Ein mögliches Anwendungsbeispiel ist die Montage von Windkraftanlagen, bei denen der Rotornabenbereich in extremer Hubhöhe liegt. Die Lösung der vorliegenden Erfindung soll die Vorteile der jeweiligen Produkte Turmdrehkran und Mobilkran vereinen und gleichzeitig deren Nachteile reduzieren.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Turmdrehkran gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Turmdrehkrans sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein Turmdrehkran vorgeschlagen, der einen Unterwagen umfasst, auf dem ein aus einzelnen Gitterstücken zusammengesetzter Kranturm aufgebaut ist. Zudem ist eine Klettereinrichtung vorgesehen, die entlang der Turmachse vertikal verfahrbar ist, sodass diese vom Turmfuß bis hinauf zur Turmspitze beliebig bewegt werden kann. An dieser Klettereinrichtung ist zumindest mittelbar ein Kranausleger montiert, der folglich zusammen mit der Klettereinrichtung entlang des Kranturms verfahrbar ist. Die Verfahrbewegung wird erfindungsgemäß über wenigstens einen Kletterantrieb in Form eines Zahnstangenantriebs realisiert. Diese Antriebsform ermöglicht eine unkomplizierte und exakte Positionierung der Klettereinrichtung, was für den Rüstvorgang des Turmdrehkrans von besonderer Bedeutung ist.
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Vorzugsweise ist die Klettereinrichtung in Form eines Kletterrahmens ausgestaltet, der längsverschieblich am Kranturm geführt ist. Der Kletterrahmen bietet ausreichend Platz für die Montage des Kranauslegers, insbesondere für die wippbare Anlenkung am Kletterrahmen. Optional kann der Kletterrahmen ein oder mehrere Wippantriebe für die Betätigung der Auslegerwippbewegung vorsehen. Alternativ können diese auch auf einem Querträger befestigt sein, der mit dem Kletterrahmen verbunden ist, insbesondere schwenkbar, vorzugsweise um eine Horizontalachse schwenkbar verbunden ist.
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Etwaige weitere notwendige Krankomponenten können ebenfalls auf dem Kletterrahmen bzw. Querträger montiert sein. Darunter fällt beispielsweise eine notwendige Ballastierung, die endseitig am Kletterrahmen bzw. Querträger befestigbar ist.
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Die notwendige Verzahnung für den wenigstens einen Zahnstangenantrieb kann beispielsweise auf wenigstens einem der Eckstiele der verwendeten Gitterstücke ausgebildet sein. Die Verzahnung verläuft in Längsrichtung des Kranturms und erstreckt sich idealerweise vom Turmfuss bis zur Turmspitze. Bevorzugt ist eine Klettereinrichtung mit wenigstens zwei Zahnstangenantrieben, wobei wenigstens zwei Eckstiele der verwendeten Turmelemente entsprechende Längsverzahnungen umfassen. Idealerweise werden dazu die beiden vorderen Eckstiele der jeweiligen Gitterstücke genutzt.
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Denkbar sind jedoch auch Ausführungsformen, bei denen alle vier Eckstiele der Turmelemente entsprechende Verzahnungen aufweisen. Möglich ist auch eine Aufteilung der Verzahnung, so dass ein vorderer und ein hinterer Eckstiel eine Verzahnung umfasst.
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Ferner ist es möglich, pro Verzahnung wenigstens zwei Antriebsritzel vorzusehen, sodass im Extremfall insgesamt acht Antriebsritzel in die jeweiligen Verzahnungen der insgesamt vier Eckstiele eingreifen. Denkbar ist es auch, lediglich vier Antriebsritzel für vier verzahnte Eckstiele vorzusehen, wobei die Antriebsritzel entweder in einer gemeinsamen Ebene in die jeweiligen Verzahnungen eingreifen oder alternativ in Vertikalrichtung versetzt zueinander in die jeweiligen Eckstiele eingreifen.
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Ergänzend kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Kletterantrieb wenigstens ein Laufrad umfasst, das während der Kletterbewegung auf einer Lauffläche der Gitterelemente in Längsrichtung läuft. Es besteht die Möglichkeit, an den jeweiligen Eckstielen geeignete Führungsnuten auszubilden, in denen entsprechende Laufräder des Kletterantriebs abrollen und damit für ausreichende Führung sorgen. Idealerweise werden pro Kletterantrieb genau zwei Laufräder vorgesehen, beispielsweise in Form einer Doppelrolle, um zwischen den Rollen den entsprechenden Eckstiel aufzunehmen. Beispielsweise greift das Antriebsritzel auf der Vorderseite des Eckstiels ein, während die Laufrollen in beidseitigen Führungsnuten des entsprechenden Eckstiels abrollen.
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Die Ausführung des Antriebsritzels kann als konventionelles Zahnrad erfolgen. Denkbar ist jedoch ebenfalls die Verwendung eines bekannten Turasrades, das üblicherweise bei konventionellen Raupenantrieben zum Einsatz kommt. Ein derartiges Turasrad ist mit seiner Lagerung in der Lage sehr große Normalkräfte aufzunehmen, weshalb optional auf das ansonsten notwendige Laufrad verzichtet werden kann, da beide Aufgaben durch ein Turasrad übernommen werden können.
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In einer konkreten Ausführungsform setzt sich das Antriebsritzel aus zwei parallelen Platten zusammen, die über drehbar gelagerte Wellen miteinander verbunden sind. Die drehbar gelagerten Wellen dienen zum Eingriff in die Verzahnung der in den den vorderen Eckstielen integrierten Zahnstangen.
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Der Turmdrehkran weist im Bereich des Unterwagens beispielsweise einen Drehkranz auf, um eine Drehbewegung des Kranturms gegenüber dem Unterwagen zu erreichen. Der Kran ist folglich als Untendreher ausgestaltet.
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Der Turmdrehkran kann weiterhin wahlweise über eine Abstützvorrichtung abgestützt oder durch ein Transportfahrzeug, beispielsweise in Form ein oder mehrerer Transportraupen bzw. eines Radfahrwerkes aufgenommen sein. Eine entsprechende Abstützvorrichtung umfasst ein oder mehrere hydraulische Abstützzylinder mit automatischer Nivellierung, sodass ein Einsatz des Turmdrehkrans an beliebigen Einsatzorten möglich ist. Denkbar ist es ebenfalls, den Unterwagen auf ein oder mehrere Raupen mit entsprechendem Nivelliertisch zu befestigen. Dies ist insbesondere vorstellbar, indem die Raupen entsprechende Aufnahmeringe umfassen, auf denen Teilbereiche des Unterwagens flächig auflegbar sind.
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Besonders bevorzugt ist der Kranausleger am Kletterrahmen wippbar angelenkt und lässt sich dadurch in eine nahezu vertikale Auslegerstellung aufwippen. Diese Wippstellung ist für die Selbstmontage des Krans optimal, um die aufgenommenen Gitterstücke mittels des Lasthakens in die entsprechende Montageposition an der Turmspitze zu bringen. Zu diesem Zweck wird die Klettereinrichtung bis zur Turmspitze verfahren und über den Ausleger bzw. den Lasthaken ein zu montierendes Gitterstück aufgenommen, das in der vertikalen Auslegerstellung nach oben bis zur Turmspitze angehoben und mit dem obersten Turmstück der Turmspitze verbolzt wird.
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Es besteht die Möglichkeit, dass der lange Kranturm über ein oder mehrere Abspannverseilungen abgespannt ist. Diese können beispielsweise von Verbindungspunkten des Kranturms und/oder der Klettereinrichtung zum Boden geführt sein und dort über ein oder mehrere Gründungen im Boden befestigt sein. Soll der Krandrehturm als Untendreher ausgeführt sein, ist auf eine drehbare Verbindung zwischen Abspannung und Klettereinrichtung bzw. Turm zu achten. Die Verbindungspunkte der Abspannverseilung am Kran werden durch eine umlaufende Ringbahn realisiert. Die Ringbahn umfasst vorzugsweise wälzgelagerte Räder, die bei einer Drehbewegung des Kranturms ortsfest bleiben und in der sich drehenden Ringbahn rollen. Die Abspannverseilung ist über diese Räder mit der Ringbahn verbunden.
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Eine alternative oder ergänzende Lösung zur Abspannung des Kranturms basiert auf wenigstens einer Verbindung zwischen Kranturm und eines benachbarten Objektes. Zu diesem Zweck wird ein drehbar gelagerter Führungsrahmen am Turm befestigt, der über wenigstens ein Verbindungsstück an einem benachbarten Objekt montiert ist, beispielsweise mit einem Windkraftanlagenturm während der Montage von Windkraftanlagen. Das Verbindungsstück ist am Führungsrahmen drehbar gelagert, der selbst drehfest am Kranturm anliegt.
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Ferner kann es notwendig sein, die Position des Führungsrahmens am Kranturm zu variieren, beispielsweise den Führungsrahmen in Vertikalrichtung längsverschieblich am Kranturm zu führen, um die Position der Abspannung an die wachsende Turmhöhe anzupassen. Die Vertikalposition lässt sich vorzugsweise über den Lasthaken des Krans ändern.
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Aufgrund einer möglichen konischen Form des verwendeten Objektes kann sich der horizontale Abstand zwischen Kranturm und dem Objekt ändern, was eine notwendige Längenanpassung des Verbindungsstückes erforderlich macht. Dies lässt sich beispielsweise durch ein längenvariables Verbindungsstück des Führungsrahmens bewerkstelligen, beispielsweise unter Verwendung ein oder mehrerer Hydraulikzylinder zur Längenanpassung.
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Die längsverschiebliche Führung des Führungsrahmens am Turm kann unter Ausnutzung der ohnehin vorhandenen Laufflächen der Klettereinrichtung realisiert sein, wobei entsprechende Laufrollen des Führungsrahmens auf den passenden Laufflächen der Eckstiele abrollen. Denkbar ist es auch, dass die Laufrollen des Führungsrahmens in die ohnehin vorgesehenen Führungsnuten der Eckstiele eingreifen.
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Für die automatische Montage des Turmdrehkrans, insbesondere das Einklettern weiterer Turmelemente, ist es zweckmäßig, wenn die Klettereinrichtung wenigstens ein Verbolzsystem umfasst, das eine automatische Verbolzung benachbarter Turmelemente ermöglicht. Selbiges ist für das automatisierte Lösen der Bolzenverbindung zweckmäßig, um einzelne Turmelemente abzubolzen. Das Verbolzungssystem sitzt fest an der Klettereinrichtung und wird durch diese entlang der Längsachse verschoben. Denkbar ist eine Ausgestaltung des Verbolzungssystems auf Grundlage von wenigstens zwei Hydraulikzylindern, die federbelastete Bolzen der einzelnen Turmelemente betätigen. Gut geeignet ist eine Kombination aus zwei Hydraulikzylindern in Verbindung mit einem Gestängeantrieb, um sämtliche Verbolzstellen der einzelnen Gitterelemente zu erreichen und synchron zu betätigen.
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Für den Klettervorgang ist es notwendig, dass die Krankomponenten der Klettereinrichtung in jeder Kletterposition betriebsbereit sind, insbesondere der Hub- und/oder Wippantrieb des Krans. Hierzu sind die notwendigen Antriebe ebenfalls auf dem Kletterrahmen bzw. einem Querträger montiert. Aufgrund der möglichen Lage der Klettereinheit in sehr großer Hubhöhe kann die Verwendung von elektrischen Komponenten für die Kranarbeit sinnvoll sein. Denkbar ist die Verwendung von elektrischen Antrieben. Elektrische Energie kann sehr einfach in große Höhen gebracht werden, ist weniger störanfällig und weist eine geringere Feuergefahr auf als ein Verbrennungsmotor. Vorstellbar ist es auch, dass ein elektrischer Antrieb der Klettereinrichtung hydraulische Energie für die Energieversorgung der Krankomponenten, beispielsweise des Wippantriebes bereitstellt. In diesem Zusammenhang ist die Verwendung eines elektrisch angetriebenen Pumpenverteilergetriebes an der Klettereinrichtung besonders sinnvoll.
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Der Kranausleger selbst kann als Teleskopausleger oder auch als Gitterausleger ausgestaltet sein. Die Wippbewegung des Kranauslegers kann entweder mittels längenveränderlichem Antrieb erfolgen oder alternativ über eine geeignete Abspannverseilung.
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Das Lastaufnahmemittel ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung über eine Hakentraverse mit dem Hubseil verbunden. Diese Hakentraverse stellt idealerweise eine drehbare und/oder seitlich verschiebbare Lagerung des Kranhakens bereit, um dadurch zusätzliche Freiheitsgrade für die Ausrichtung einzukletternder Gitterelemente zur Verfügung zu haben. Die verwendete Traverse ist idealerweise mit einer separaten autarken Energieversorgung ausgestattet und kann weiterhin denkbar auf einen eigenen Öltank zur Versorgung mit Hydraulikmedium zurückgreifen. Für die Steuerung des Kranhakens ist es zweckmäßig, wenigstens eine in Hakennähe montierte Kamera bereitzustellen. Für die Energieversorgung eines optionalen längenveränderlichen Verbindungsstückes des Führungsrahmens zur Kranabspannung kann bevorzugter Weise auf die Energieversorgung inklusive Hydrauliktank der Hakentraverse zurückgegriffen werden, die dazu ein oder mehrere geeignete Anschlussstellen für die hydraulische Verbindung mit dem Führungsrahmen vorsieht.
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Die ein oder mehreren Turmelemente sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit ein oder mehreren selbsttätig ausklappbaren Haken ausgestattet. Diese Haken erlauben eine Befestigung eines ausgekletterten Turmelementes an ein weiteres Turmelement, beispielsweise ein Einhängen des ausgekletterten Turmelementes an das letzte Gitterstück des Turmfußes, um dieses ordnungsgemäß zu verstauen. Dadurch ist es möglich, die ausgekletterten Turmelemente in Reihe im Bereich des Turmfußes aneinander zu hängen und zusammen mit dem Kran zu versetzen.
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Die ausklappbaren Haken werden beispielsweise dann betätigt, wenn die Bolzenverbindung mit benachbarten Turmelementen gelöst wird. Im Umkehrschluss führt dies dazu, dass die Haken beim Einklettern des Turmelementes automatisch eingeklappt werden, wenn an den obenliegenden Verbolzstellen ein weiteres Turmelement angebolzt wird. Dies erlaubt ebenfalls die ideale Ausnutzung der selbsttätig ausklappbaren Haken als eine Art Anschlagelement für die Klettereinrichtung, sodass hierdurch eine Ausfahrsicherung realisiert wird.
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Zum Ausgleich auftretender Lastmomente und um diesen entgegen zu wirken kann die Klettereinrichtung bzw. der Kletterrahmen ein oder mehrere Ballastelemente tragen. Alternativ ist es denkbar, dass ein Oberwagen im Bereich des Turmfußes vorgesehen ist, der mit der Klettereinrichtung über eine Abspannverseilung verbunden ist. In diesem Fall ist es ausreichend wenn nur der Oberwagen Ballastelemente aufnimmt.
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In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es denkbar, dass die Klettereinrichtung ein feststehendes Führungsteil und ein Drehgestell zur Aufnahme des Kranauslegers und gegebenenfalls des Wippantriebes vorsieht. Das Drehteil ist dabei über eine Rollendrehverbindung um eine vertikale Achse drehbar mit dem Führungsteil verbunden, sodass der erfindungsgemäße Turmdrehkran als Obendreher einsetzbar ist.
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Ebenfalls besteht die Möglichkeit, dass die Klettereinrichtung ein feststehendes Führungsteil und wenigstens ein gegenüber dem Führungsteil schwenkbares Schwenkteil umfasst, wobei das Schwenkteil zur Aufnahme des Kranauslegers und gegebenenfalls eines Wippantriebes dient. Die mögliche Schwenkbewegung, vorzugsweise um eine Horizontalachse, ist insbesondere zu De- bzw. Montagezwecke zweckdienlich. Zudem erlaubt die Anpassung des Schwenkwinkels eine Anpassung der Lastverteilung, sofern die Klettereinrichtung über eine Abspannverseilung mit einem Oberwagen am Turmfußbereich verbunden ist.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
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1: diverse Darstellungen des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans,
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2: eine Draufsicht auf den Unterwagen des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans gemäß 1,
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3: Detailansichten des erfindungsgemäßen Kletterantriebs,
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4: eine Detaildarstellung eines einzelnen Gitterstücks inklusive des Verbolzsystems des Kletterrahmens,
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5: diverse Detailansichten des Führungsrahmen zur Abspannung des Turmdrehkrans mit Hilfe eines Windkraftanlagenturms,
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6: eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 modifiziertes zweites Ausführungsbeispiel,
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7: ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans,
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8: ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans,
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9: weiter alternative Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans und
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10: eine Detaildarstellung der Haken eines Gitterstückes zum gegenseitigen Einhängen der Gitterelemente.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans. Der Turmdrehkran besteht aus einem Unterwagen 10, der mit einer entsprechenden Abstützvorrichtung 11 ausgestattet ist. Die Abstützvorrichtung besteht aus zwei Abstützungen 11a, 11b, die über ein halbes Mittelstück miteinander verbunden sind und jeweils für sich eine Transporteinheit darstellen. Erkennbar ist dies in der Darstellung gemäß 2, die den Unterwagen 10 in einer Draufsicht zeigt. Die Abstützungen 11a, 11b umfassen insgesamt vier hydraulische Abstützzylinder mit automatischer Nivellierung. Dadurch wird eine gesamte Abstützbasis von ca. 16 × 16 Metern erreicht. Selbstverständlich sind bei entsprechender Auslegung der verwendeten Abstützungsträger unterschiedliche Abstützbasen erreichbar.
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An jeder Mittelstückhälfte ist jeweils ein Aufnahmering 12 vorgesehen, die durch geeignete Transportgeräte, beispielsweise Transportraupen 13 unterfahren werden können.
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Damit lässt sich der Kran im stationären Betrieb mithilfe seiner Abstützvorrichtung 11a, 11b abstützen. Zum Versetzen kann der Kran dann über die wenigstens zwei Raupen 13 aufgenommen werden und von einem zum anderen Einsatzort versetzt werden. Ebenfalls kann der Kran auch während des Kranbetriebes durch die Raupen aufgenommen sein, wobei dieser dann zusätzlich über die Abstützvorrichtung abgestützt wird.
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Auf dem Unterwagen ist eine Drehbühne vorgesehen, die das Verbindungsstück des Unterwagens zum Kranturm mit Rollendrehverbindung und Drehwerken darstellt. Die Drehbühne umfasst zusätzlich einen Dieselmotor mit Generator und Hydraulikpumpen für den Betrieb der hydraulischen Abstützzylinder. Weiterhin ist auf der Drehbühne eine Kabeltrommel zur Versorgung einer Klettereinrichtung 6 vorgesehen. Mit dem Verbindungsstück wird der Kranturm 4 befestigt, sodass der Kran als Untendreher ausgestaltet ist. Die einzelnen Turmgitterstücke sind miteinander verbolzt, wobei die jeweiligen Bolzen federbelastet sind.
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Für den Klettervorgang ist eine Klettereinrichtung 6 vorgesehen, die mittels wälzgelagerter Stützrollen längsverschieblich entlang der Längsachse des Kranturms 4 an diesem geführt ist. Die Klettereinrichtung umfasst einen Querträger 6a zur wippbaren Aufnahme eines Gitterauslegers 20. Der Querträger 6a ist schwenkbar an dem Kletterrahmen 6b angelenkt, der über auf den vorderen Eckstielen 5a der jeweiligen Gitterelemente 5 vorgesehene Führungsschienen entlang der Turmachse geführt ist. Die Schwenkbewegung des Querträgers 6a zum Kletterrahmen 6b wird über einen hydraulischen Zylinder 6c erreicht.
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Für die Kletterbewegung der Klettereinrichtung sorgen zwei am Kletterrahmen 6b montierte Zahnstangenantriebe. Eine Detaildarstellung des entsprechenden Kletterantriebs ist den 3a, 3b zu entnehmen. Dabei ist erkennbar, dass Verzahnungen 14 an den vorderen Eckstielen 5a ausgebildet sind. Der Kletterantrieb besteht aus einem Ritzel 9, das durch einen Motor 8 und eine Getriebeeinheit 7 angetrieben wird und in die entsprechende Verzahnung 14 der Eckstiele 5a eingreift. Bevorzugt ist das Ritzel 9 zwischen Motoreinheit 8 und Getriebeeinheit 7 angeordnet, was einen optimalen Kraftfluss fördert und zudem sehr klein baut. Sowohl Motor 8 als auch Getriebeeinheit 7 können redundant ausgeführt sein. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist für jede Verzahnung 14 der vorderen Eckstiele 5a ein Kletterantrieb vorgesehen. Das Ritzel 9 ist aus zwei parallel angeordneten Platten 9a, 9b konstruiert, die über drehbar gelagerte Wellen 9c miteinander verbunden sind.
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Ergänzend zu dem Zahnstangenantrieb umfasst der Kletterrahmen 6a pro Eckstiel 5a jeweils zwei Laufrollen 17, die innerhalb der an den Seitenwänden der Eckstiele ausgeprägten Führungsnuten 16 abrollen. In der Darstellung der 3a ist mit dem Bezugszeichen 16 lediglich die Position dieser in Turmlängsrichtung verlaufenden Führungsnuten 16 angedeutet.
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Neben den Kletterantrieben umfasst die Klettereinrichtung weiterhin ein elektrisch angetriebenes Pumpenverteilergetriebe zur hydraulischen Versorgung des Wippantriebs des wippbar angelenkten Auslegers 20, die Kletterantriebe sowie zur Versorgung des Hubwerkes. Die energetische Versorgung erfolgt über ein Elektrokabel, das vom Unterwagen 10 zur Klettereinrichtung 6 verläuft. Aufgrund der sich ändernden Turmhöhe ist das Versorgungskabel auf einer Kabeltrommel am Unterwagen gespeichert. Eine Anordnung der Kabeltrommel an der Klettereinrichtung 6 ist ebenso vorstellbar. Die Versorgungsleitung umfasst zudem notwendige Signalleitungen. Ein redundanter Antrieb mit zwei Dieselmotoren am Fußpunkt des Turms treibt einen Generator an, um das elektrisch angetriebenes Pumpenverteilergetriebe des Kletterrahmens 6 mit der notwendigen elektrischen Energie zu versorgen.
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Für die automatische Verbolzung der einzukletternden Gitterstücke 5 umfasst der Kletterrahmen 6b weiterhin ein Verbolzsystem 40 mit zwei Verbolzzylindern 41, die eine hydraulische Betätigung der jeweiligen federbelasteten Bolzen 5b der einzelnen Gitterstücke 5 ermöglichen. Um sowohl die Bolzen 5b der vorderen Eckstiele 5a als auch die Bolzen der hinteren Eckstiele erreichen zu können, sind die Bolzen 5b über ein Gestänge 42 miteinander verbunden, so dass eine Betätigung der vorderen Bolzen 5b der vorderen Eckstiele 5a zeitgleich zu einer Betätigung der Bolzen 5d der hinteren Eckstiele 5c führt.
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Zusätzlich sind wenigstens zwei Sicherheitsklinken vorgesehen, die während des Kranbetriebs in die Verzahnung 14 zur Sicherung der Klettereinrichtung 6 im Nichtkletterbetrieb eingreifen. Die Betätigung der Klinken erfolgt über die Schalter 43. Aus Sicherheitsgründen werden diese Sicherheitsklinken hydraulisch gelüftet.
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Der Ausleger 20 kann als Gitterausleger ausgestaltet sein, dessen einzelne Gitterstücke miteinander verbolzt sind. In der Regel wird der Ausleger 20 vorab am Boden montiert und mittels eines Hilfsgerätes am Querträger 6a befestigt. Der Ausleger 20 umfasst eine am Ausleger 20 angebolzte Doppelwinde 21 für den konstanten Parallelbetrieb von zwei separaten Hubseilen. Es wird angestrebt, den Haken beim Straßentransport mit dem Auslegerkopfstück eingeschert zu transportieren. Für die Hubseilführung sind 2 × 2 Seilrollen für eine maximal 2 × 4 strängige Einscherung vorgesehen.
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Das Lastaufnahmemittel 50 ist über eine Hakentraverse 30 mit dem Hubseil verbunden. Die Hakentraverse 30 umfasst einen Hydraulikmotor zur drehbaren Betätigung des Lasthakens, um diesen beispielsweise für die Montage einzelner Gitterstücke 5 während des Klettervorgangs optimal ausrichten zu können. Insbesondere ist die Drehbewegung notwendig, da der Kran als Untendreher ausgeführt ist, d. h. dessen Ausleger 20 nicht gegenüber dem Turm 4 verdrehbar ist. Zudem kann der Haken 50 in der Hakentraverse 30 seitlich verschiebbar sein, um auch bei auftretenden Seitenwinden und seitlicher Durchbiegung des Kranturms 4 bzw. des Auslegers 20 Gitterstücke 5 für den Klettervorgang montieren zu können.
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Die Drehbewegung des Hakens 50 bzw. die lineare Verschiebebewegung des Hakens 50 kann über eine Funkfernsteuerung ermöglicht werden. Zusätzlich umfasst die Hakentraverse 30 ein Dieselhydraulikaggregat mit Pumpen und Öltank, um zum einen den Hydraulikmotor zu versorgen und zum anderen eine Hydraulikversorgung für anderweitige Komponenten, beispielsweise für die Versorgung eines Führungsrahmens 70 (1a) zur Abspannung des Krans bereitstellen zu können. Ferner umfasst die Hakentraverse 30 eine Kamera zur Beobachtung des Lasthakens 50 während des Aufsetzens der Zwischenstücke 5 mit Funkübertragung in die Kranführerkabine 60.
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Der Führungsrahmen 70 dient zur Abstützung des Turmdrehkrans, wobei dieser mittels des Führungsrahmens und des Verbindungsstückes 71 mit einem Windkraftanlagenturm 100 verbunden wird, an dessen Nabe ein Rotor mittels des Kranturms montiert werden soll. Eine Detaildarstellung dieses Konstruktes ist den 5a bis 5c zu entnehmen, wobei die 5a eine Draufsicht auf die Kombination aus Führungsrahmen 70 und Verbindungsstück 71 zeigt und eine vergrößerte Darstellung des Führungsrahmens in einer Draufsicht (5b) und Seitenansicht (5c) dargestellt ist. Der Führungsrahmen 71 ist als Ringelement ausgebildet, das den Kranturm umgibt. Innerhalb des Führungsrahmens sind Laufrollen 72 vorgesehen, die in den Nuten 16 der vorderen Eckstiele 5a abrollen und somit eine verschiebliche Führung des Rahmens 71 entlang der Turmlängsachse zulassen. Grundsätzlich können auch gesonderte Führungsschienen an den Turmelementen 5 vorgesehen sein.
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Der ringartige Führungsrahmen 71 umfasst auf seinem Ringumfang Laufbahnen, um das Verbindungsstück mittels Laufrollen 73 mit dem Führungsrahmen 70 bewegbar zu verbinden. Das Verbindungsstück 71 kann somit über den Ringumfang bewegt werden, sodass beim Drehen des Kranturms mit dem Führungsrahmen 71 die Verbindung mit dem Windkraftanlagenturm 10 bestehen bleiben kann. Der Verbindungsrahmen 71 kann an beliebiger Stelle mit dem Kranturm verbunden werden. Auch besteht die Möglichkeit, dass bei besonders großen Nabenhöhen mehrere Führungsrahmen 71 montiert werden.
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Um die Konizität des Windkraftanlagenturms auszugleichen, kann die Länge des teleskopierbaren Verbindungsstückes 70 über Hydraulikzylinder eingestellt werden. Damit können auch alle Aufstellungstoleranzen in Längs- und Querrichtung, das heißt Entfernung der Kranmittelachse zur Mittelachse der Windkraftanlage ausgeglichen werden. Der Befestigungsrahmen 75 für die Montage am Windkraftanlagenturm 100 kann mittels Zylinder 76 gegenüber dem Verbindungsstück verschwenkt werden. Theoretisch besteht auch hier die Möglichkeit einer drehbaren Montage des Befestigungsrahmens 75 am Turm 100.
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Für die vertikale Fixierung des Führungsrahmens 71 am Kranturm 4 stehen Klinken 760 zur Verfügung, die in die Verzahnung 14 eingreifen und eine Vertikalbewegung sperren.
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Für den Klettervorgang wird der Turmdrehkran bis in die Vertikale aufgewippt, wie dies der 1b zu entnehmen ist. Das oberste Gitterstück wird dann über den Lasthaken 50 aufgenommen und die Verbolzung mit dem benachbarten Gitterstück mithilfe des Verbolzungssystems 40 der Klettereinrichtung 6 gelöst.
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Das aufgenommene oberste Gitterstück wird dann mittels des Hubseils bis zum Turmfuß abgelassen, wobei alle Gitterstücke wenigstens einen selbsttätig ausklappbaren Haken umfassen, um das Gitterstück wie in der 1d gezeigt seitlich an ein weiteres Gitterstück einzuhängen. In dieser Reihenfolge wird eine bestimmte Anzahl an Gitterstücken demontiert und hintereinander im Bereich des Turmfußes angehängt. In diesem Zustand kann der Kran dann über das Raupenfahrwerk versetzt werden. Vor dem Abklettern und dem Verfahren wird zudem der Führungsrahmen 71 mit dem Haken 50 des Krans an der Führungsschiene bis zur Rollendrehverbindung des Unterwagens 10 abgelassen. Zuletzt wird die Abstützvorrichtung 11a, 11b eingefahren und der Kran kann mittels der Transportraupen 13 verfahren werden. 10 zeigt eine Darstellung dieser selbsttätig ausklappbaren Haken 200, wovon pro Gitterstück 5 jeweils zwei vorgesehen sind. Wird auf dem Gitterstück 5 oben ein weiteres Gitterstück montiert, so klappen die Haken 200 selbsttätig ein. Dieser Effekt tritt insbesondere bei der Kontaktierung eines Nullstabes 202 des montierten Gitterstückes mit dem hier betrachteten Gitterstück 5 auf.
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Beim Lösen dieser Kontaktierung klappen die Haken selbsttätig aus und dienen zum einen zum Einhängen an einen Nullstab 201 eines benachbarten Gitterstückes oder zudem als Anschlag für eine Ausfahrsicherung der Klettereinrichtung 6. Dazu sieht die Klettereinrichtung ein Querrohr vor, dass bei Erreichen des obersten Gitterstückes des Kranturms 4 an den ausgeklappten Haken 200 anschlägt.
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6 zeigt eine leicht modifizierte Variante des Krans gemäß den 1 bis 5. Die Klettereinrichtung 6 umfasst hier einen Rahmen 6d, der die Gitterstücke 5 des Kranturms 4 vollständig umfasst. Der Rahmen 6d dient zudem zur Aufnahme des Auslegers 20, der notwendigen Wipp-, Hub- und Kletterantriebe sowie des Ballastes. Zudem kann anstelle der Transportraupen ein Trägerfahrzeug 13 mit Radfahrwerk zum Einsatz kommen.
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Weitere alternative Ausführungsformen sind in den einzelnen Darstellungen der 7, 8 und 9 wiedergegeben.
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Gemäß der Variante der 7a bis 7e wird ein Kran 1, vorzugsweiser mobiler Kran 1, mit einem Unterwagen 2 und einem Oberwagen 3 vorgeschlagen. Auch besitzt der Kran einen senkrecht stehenden Turm 4. Der Turm besteht aus einer Vielzahl an Turmelementen 5. Jedes Turmelement 5 ist mit mindestens einem benachbarten Turmelement 5 verbindbar.
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Weiter ist eine Klettereinrichtung 6 vorgesehen. Die Klettereinrichtung 6 ist mit dem Oberwagen 3 verbindbar und kann an dem Turm 4 hoch- und herunterklettern. Der Oberwagen 3 kann in Form des Querträgers 6b des Ausführungsbeispiels der 1 bis 5 ausgestaltet sein. Für die Bewegung sind mehrere, vorzugsweise mindestens vier Antriebe 7 vorgesehen. Die Antriebe 7 bestehen aus einem Motor 8 und einem Übertragungsmittel 9. Der Motor 8 kann ein elektrischer oder hydraulischer Motor 8 sein, das Übertragungsmittel 9 ein verzahntes Rad.
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Der Oberwagen 3 kann alle für den Kranbetrieb notwendigen und bekannten Einheiten enthalten. Da sich der Oberwagen 3 im Betrieb in großer Höhe befindet, kann vorzugsweise eine im Wesentlichen elektrische Energieversorgung vorgesehen sein. Elektrische Energie kann sehr einfach in große Höhen gebracht werden. Auch ist sie weniger störanfällig in Bezug auf Feuer als ein Verbrennungsmotor. Vorstellbar ist auch, dass ein elektrischer Antrieb hydraulische Energie erzeugt und dann die Komponenten in bekannter Art hydraulisch angetrieben werden. Der Kranausleger 10 kann ein Teleskopausleger oder auch ein Gitterausleger sein. Die Wippbewegung des Kranauslegers 10 kann über einen längenveränderlichen Antrieb 11 erfolgen.
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Die Eckstiele 12 der Turmelemente 5 können aus gebrannten Blechen mit einer Verzahnung 13 bestehen. Es muss mindestens ein Eckstiel die Verzahnung aufweisen, in der Regel aber alle vier Eckstiele. Die Toleranzen, die durch das kostengünstige Fertigungsverfahren herstellbar sind, sind für den Einsatzzweck ausreichend. Eine nachträgliche kostenintensive mechanische Bearbeitung ist nicht notwendig.
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In einer ersten Variante dieses Ausführungsbeispiels der 7 kann jeder Eckstiel 12 aus vorzugsweise drei gebrannten Blechen bestehen, die miteinander verschweißt sind. So kann ein Blech die Verzahnung 13 tragen und ein anderes Blech die Lauffläche bilden. In diesem Fall ist auf dem Übertragungsmittel neben dem Zahnrad 9 noch ein Laufrad vorgesehen. Vorzugsweise sind dann zwei Laufräder und ein verzahntes Rad 9 vorgesehen.
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Der Oberwagen 3 kann an der Klettereinrichtung 6 mittels eines längenveränderlichen Elements 14 schwenkbar angebracht sein. Dies kann Vorteile bei der Montage/Demontage mit sich bringen.
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Zur Demontage klettert der Oberwagen 3 am Turm 4 herab und nimmt seine Turmsegmente 5 am eigenen Ausleger 10 auf und legt sie am Boden ab.
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In der weiteren alternativen Ausführungsform gemäß den 8a bis 8c ist zu erkennen, dass der Kran als stationärer Kran oder als mobiler Kran mit Raupen- oder Räderfahrwerk verwendet werden kann. In den 8a und 8b sind auch die verwendbaren und bekannten Abstützungen 15 gezeigt. Weiter ist in der 8a die Kabeltrommel 16 mit dem Kabel 17 zur Versorgung des Oberwagens 3 mit Energie und Signalen erkennbar. Auch ist erkennbar, dass der Oberwagen 3 einen Ballast 18 trägt, der dem Lastmoment entgegenwirkt. Somit kann eine notwendige Abspannung, mit der das Lastmoment aufgenommen wird, eingespart werden.
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Zwischen Unterwagen 2 und Turm 4 ist die Drehverbindung 19 erkennbar. Es handelt sich bei dem Kran also um einen Untendreher. Weiter zeigt die 8a zwei gestrichelt dargestellte Positionen. In der rechten ist die selbständige Aufnahme eines Turmelementes 5 gezeigt, welches dann – nicht gestrichelt – in der 8a kurz vor der Montageposition mit dem darunter liegenden Turmelement 5 gezeigt ist. In der linken gestrichelten Darstellung ist der Oberwagen in seiner Transportstellung dargestellt. Hierbei ist der Kran ganz heruntergefahren und der Gesamtschwerpunkt ist so niedrig, dass der Kran verfahren werden kann. Es sind alle Gitterstücke 5, bis auf das Unterste, an dem der Oberwagen 3 befestigt ist, vom Kran entfernt.
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Die 8b zeigt eine leicht geänderte Lösung, bei der auf den Ballast 18 am Oberwagen verzichtet wird. Hier ist die Abspannung 20 zwischen Oberwagen 3 und einem zweiten Oberwagen 21 notwendig. In diesem Fall kann der Ballast auf dem zweiten Oberwagen 21 sitzen und der Schwerpunkt kann tiefer gehalten werden. In diesem Fall kann ein Lastverteilungsmittel 22 notwendig sein, das die Last auf die Abspannung und das Biegemoment auf den Turm geeignet verteilt.
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Weiter ist die Gabel 23 zu sehen, die die untere Flasche der Abspannung aufnehmen kann. Somit ist nach Trennung des Oberwagens 3 und des zweiten Oberwagens 21 bei der Demontage das Abspannseil 20 nicht aus den Flaschen zu nehmen.
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8c zeigt eine weitere Modifizierung des Krans gemäß 8a, bei dem der Oberwagen 3 mit der Klettereinrichtung 6 über eine Drehverbindung 19 verbunden ist. In diesem Fall kann der Kran als Obendreher eingesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein kostengünstigerer Antrieb 7 für die Klettereinrichtung 6 vorgestellt. 9a zeigt das Kämmen der Verzahnung zum Übertragungsmittel 9 der Klettereinrichtung 6. Es ist vorgesehen hier einen bekannten Fahrantrieb eines großen Raupenkrans zu nehmen, wobei die Versorgung mit Energie vorzugsweise elektrisch erfolgt. Hierdurch kann einmal Platz eingespart werden und weiter ist ein Turas 9 mit seiner Lagerung in der Lage sehr große Normalkräfte aufzunehmen. Somit kann das Laufrad eingespart werden, da das verzahnte Rad beide Aufgaben übernehmen kann. 9b zeigt die vier Antriebe 7 mit Turasrädern 9, die die jeweilige Verzahnung 12 der Eckstiele kämmen.
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Die 9c zeig eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, bei der nur vier Übertragungsmittel 9 und vier Antriebe verwendet werden. Beim Hochklettern ist das aufzunehmende Moment (Gewichtskraft G) linksdrehend. Das heißt es sind von den Übertragungsmitteln 9 die Kräfte F aufzunehmen. Die Lagerstellen 24 sind frei. Bei geeigneter Dimensionierung kann also in der Bewegung der Kletterinrichtung hier ein Spiel, z. B. von je 5 mm, vorgesehen sein. Beim Arbeitsbetrieb ist das Lastmoment größer als das Gegenmoment, sodass sich die Lagerstellen 24 an die Zähne 12 anlegen können. Es ist eine Überlegung, ob die Lagerstellen 24 auch verzahnt ausgeführt sein können, um die Klettereinrichtung 6 sicher zu positionieren.
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9d, 9e zeigen den Kran in einer abgespannten Ausführungsform. Die Abspannung 25 ist an einer Gründung 26 im Boden 27 angebracht. Auch hierbei handelt es sich um einen Untendreher. In diesem Fall ist eine drehbare Verbindung zwischen Oberwagen 3 bzw. Turm 4 bzw. Klettereinrichtung 6 und der Abspannung 25 vorzusehen (9d). Dies kann über eine umlaufende Ringbahn 28, in der wälzgelagerte Räder 29 laufen, realisiert sein. Die Räder 29 bleiben ortsfest und rollen in der sich drehenden Ringbahn 28.
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Eine hierzu alternative Lösung ist in den 9f und 9g dargestellt. Hierbei wird die Abspannung 28 von einer Verbindung 30 zum Turm 100 der Windkraftanlage ersetzt. Die Verbindung 30 kann in bolzbarer Gitterbauweise hergestellt sein und die vorher erwähnten Räder in der Ringbahn 28 halten.
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9c stellt noch die Verbindung zweier Turmstücke über die Laschen 31 dar. Die Verbolzung erfolgt seitlich, sodass die Laufbahn erhalten bleibt.
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Der Vorteil der Erfindung liegt in der schnellen Umsetzbarkeit des Krans. So kann der Kran in ca. 30 min auf eine Höhe von 150 m klettern. Die vorbereitende Montage hierfür ist mit ca. einem Arbeitstag anzusetzen. Dieser Aufwand steht ca. drei Arbeitstagen bei einem konventionellen Turmdrehkran gegenüber. Ein weiterer Vorteil: Der Kran kann nach dem Herunterklettern selbständig verfahren werden.
