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Turmdrehkran
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Die Erfindung betrifft einen Turmdrehkran zum Einsatz bei der Errichtung
von rotationssymmetrischen Bauwerken, insbesondere Schalenbauwerken, im Inneren
dieser Bauwerke,umfassend einen um die Bauwerksachse drehbaren Kletterturm mit einem
im Bereich des oberen Turmendes angeordneten Ausleger.
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Bei der Errichtung von Schalenbauwerken, wie z.B. von Kühltürmen,werden
bislang Turmdrehkräne der genannten Bauart eingesetzt, die im Zentrum-des zu errichtenden
Bauwerks errichtet werden, wobei die Turmachse mit der Bauwerksachse zusammenfällt.
Mit einem derartigen Turmdrehkran lassen sich die bei der herkömmlichen Verschalungstechnik
anfallenden Lasten wie Betonkübel und Schalungsteile heben. Es tritt nun das Problem
auf, sehr viel schwerere Lasten wie z.B. Fertigteile zu heben. Es wurde erkannt,
daß die Lösung dieses Problems mit Hilfe der herkömmlichen Kranbauweisen wegen der
hohen Lastmomente zu außerordentlich aufwendigen Krankonstruktionen führt.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, einen Turmdrehkran der
eingangs genannten Art bereitzustellen, der bei einfachem
Aufbau
zum Heben schwerer Lasten geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kletterturm auf einem Dreifußrahmen
steht, dessen einer Fuß sich auf einem Rotationsdrucklager in der Bauwerksachse
abstützt und dessen beide anderen Füße sich auf einer konzentrisch zur Bauwerksachse
verlaufenden Kreis schiene abstützen über je ein Fahrwerk, von denen mindestens
eines mit einem Antrieb versehen ist, wobei der Kletterturm mit seiner Turmachse
gegenüber der Bauwerksachse radial versetzt und gegenüber dem Dreifußrahmen unverdrehbar
ist und der Ausleger stets in einer durch die Bauwerksachse und die Turmachse definierten
Ebene angeordnet ist.
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Dadurch, daß der Kletterturm mit seiner Turmachse gegenüber der Bauwerksachse
radial nach außen versetzt ist, werden die auf dem Kletterturm wirkenden Lastmomente
wesentlich herabgesetzt, da sich bei unverändertem Ort der Last der Abstand zwischen
Last und Turmachse der Versetzung entsprechend verringert. Da der Kletterturm unverdrehbar
auf dem Dreifußrahmen steht und sich auch der Ausleger stets in einer durch die
Bauwerksachse und die Turmachse definierten Ebene befindet, ist weder am Turmfuß
noch im Bereich des oberen Turmendes ein Rotationslager beispielsweise ein aufwendiges
Kugeldrehkranzlager erforderlich; es ist lediglich ein Rotationsdrucklager im Zentrum
des Bauwerks erforderlich, auf dem sich der eine Fuß abstützt. Ein solches lediglich
unter Druckbelastung stehendes Rotationslager kann äußerst einfach aufgebaut sein.
Die Bedienung des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans ist einfach, da,um einen bestimmten
Lastaufnahmepunkt zu erreichen, lediglich der Dreifußrahmen dementsprechend gedreht
(Winkelkoordinate des Aufnahmepunkts) und der im Bereich des oberen Turmendes angeordnete
Ausleger, ggf. eine Laufkatze, entsprechend eingestellt werden muß ( Radialkoordinate
des Aufnahme-
punkts).
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Um bei vorgegebener Maximallast eine möglichst einfache und leichte
Konstruktion des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans einsetzen zu können, wird vorgeschlagen,
daß der Abstand zwischen der Bauwerksachse und der Turmachse derart festgelegt ist,
daß die zu hebenden Lasten gerade noch mit einem Sicherheitsabstand an der vorgesehenen
radial engsten Stelle des Bauwerks vorbeibewegt werden können.
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Zur Aufnahme der auch bei der erfindungsgemäßen Konstruktion noch
auftretenden, vergleichsweise geringen Lastmomente wird vorgeschlagen, daß der Dreifußrahmen
außerhalb der beiden anderen Füße, vorzugsweise im Bereich des einen Fußes balkstiert
ist und daß vom oberen Turmende, oder von einem im Bereich des oberen Turmendes
angeordneten Gegenausleger ein Abspannseil zu einer gegenüber der Turmachse in Richtung
auf die Bauwerks achse versetzten Abspannstelle am Dreifußrahmen führt. Hierdurch
kann die Turmdrehkrankonstruktion leichter ausgeführt werden; ein am Gegenausleger
ggf. vorgesehener Ballast erübrigt sich bei der vorgeschlagenen Konstruktion.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das Rotationsdrucklager eine zur
Bauwerksachse senkrechte, bodenseitige Gleitfläche und eine an dieser flächig anliegende,
rahmenseitige Gleitfläche umfaßt und daß zumindest eine der Gleitflächen von einer
reibungsarmen Gleitschicht, insbesondere aus halogenisiertem Polyäthylen, gebildet
ist. Dieses Lager ist billig in der Herstellung und zuverlässig im Betrieb.
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Die Zentrierung des Rotationsdrucklagers wird vorzugsweise durch einen
in der Bauwerksachse angeordneten Zentrierzapfen erreicht, der auch zur Aufnahme
der während des Be-
triebes ggf. auftretenden Horizontaikräftengeeignet
ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans innerhalb
eines Kühlturms; Fig. 2 einen Teilschnitt der Anordnung in Fig. 1 entlang der Linie
II-II; Fig. 3 einen Teilschnitt der Anordnung in Fig. 1 entlang der Linie III-III;
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turmdrehkrans in einem
Kühlturm; Fig. 5 einen Teilschnitt der Anordnung in Fig. 4 entlang der Linie V-V;
Fig. 6 einen Teilschnitt der Anordnung in Fig. 4 entlang der Linie VI-VI und Fig.
7 eine Schnittansicht des Details A in Fig. 4 in vergrößertem Maßstab.
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Schalenbauwerke, wie Naß- oder Trockenkühltürme, werden bislang in
erster Linie in der sog. Gleitschalungstechnik errichtet. Hierbei wird die Bauwerksschale
abschnittsweise gegossen, wobei die Verschalung als Gleitschalung dem Baufortschritt
gemäß nach oben bewegt wird. Die bei dieser Bauweise von einem Baukran zu hebenden
Lasten sind relativ leicht; im wesentlichen handelt es sich um Kübel mit flüssigem
Beton zum Ausgießen der Gleitschalung. Wenn das Bauwerk jedoch in der modernen,
kostensparenden Fertigbauweise er-
richtet werden soll, so müssen
wesentlich schwerere Lasten, nämlich Fertigteile, mit bis zu 100.000 kp - Gewicht
gehoben werden. Im folgenden werden zwei Ausführungsformen eines für derartig schwere
Lasten geeigneten Turmdrehkrans einfachen Aufbaus beschrieben.
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In den Fig. 1 bis 3 ist eine erste, mit 10 bezeichnete Ausführungsform
des Turmdrehkrans dargestellt. Dieser ist innerhalb eines Kühlturms 12 errichtet
und auf einer Kreisschiene 16 in Richtung des Doppelpfeils B in Fig. 2 verfahrbar.
Die Kreisschiene 16 ruht auf einer Fundamentplatte 18 des Kühlturms 12; der Kreismittelpunkt
der Kreisschiene liegt in der vertikalen Bauwerksachse 14 des Kühlturms 12. Im Kreismittelpunkt
befindet sich auch ein Rotationsdrucklager 20, welches anhand der Fig. 7 noch genauer
beschrieben werden wird.
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Der Turmdrehkran 10 besteht aus einem Kletterturm 22, der an seinem
oberen Ende zum Heben von Lasten mit einem Ausleger 24 sowie einem Gegenausleger
26 versehen ist und der mit seinem unteren Ende starr auf einem Dreifußrahmen 28
steht. Der Dreifußrahmen 28 wiederum stützt sich mit einem Fuß 30 auf das erwähnte
Rotationsdrucklager 20 ab und mit den beiden anderen Füßen 32 und 34 auf je ein
Fahrwerk 36 bzw. 38, die in den Figuren lediglich grobschematisch angedeutet sind
und von denen eines mit einem Antrieb versehen ist. Die Fahrwerke 36 und 38 laufen
auf der Kreisschiene 16.
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Der Ausleger 24 sowie der Gegenausleger 26 sind an einer Turmspitze
40 des Kletterturms 22 jeweils einendig angelenkt mit horizontaler Schwenkachse
und liegen in einer durch die Bauwerksachse 14 und die Turmachse 42 definierten
Ebene. Ein Kranhaken 44 hängt an einem Lasthubseil 46, welches über eine Rolle am
freien Ende des Auslegers 24
über die Turmspitze 40 zu einer in
Fig. 1 angedeuteten angetriebenen Seiltrommel 48 führt. Um den Kranhaken 44 zu einem
vorbestimmten Lastaufnahmepunkt zu bewegen, wird nach entsprechendem Absenken des
Kranhakens 44 der Turmdrehkran 10 als ganzes kreisförmig auf der Kreisschiene 16
verfahren, bis die erforderliche Winkeleinstellung erreicht ist. Sofern notwendig,
kann der (radiale) Abstand des Kranhakens 44 von der Bauwerksachse 14 noch dadurch
eingestellt werden, daß die Neigung des Auslegers 24 entsprechend verstellt wird.
Hierzu ist ein Auslegerverstellseil 50 vorgesehen, welches die freien Enden von
Ausleger 24 und Gegenausleger 26 flaschenzugartig verbindet und das auf einer angetriebenen
Seiltrommel 52 endet.
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Weiterhin ist ein Gegenauslegerstabilisierungsseil 54 vorgesehen,
welches die Turmspitze 40 mit dem freien Ende des Gegenauslegers 26 verbindet und
auf einer angetriebenen Seiltrommel 56 endet. Das Gegenauslegerstabilisierungsseil
54 dient dazu, ein Kippen des Gegenauslegers 26 in Pfeilrichtung C, z.B. bei plötzlicher
Entlastung des Kranhakens 44, zu verhindern. Ein an der Turmspitze 40 angebrachter
Anschlag 58 begrenzt, die entsprechende Kippbewegungen des Auslegers 24. Schließlich
ist noch ein Abspannseil 60 zwischen dem freien Ende des Gegenauslegers 26 und einer
Abspannstelle 62 am Dreifußrahmen 28 gespannt. Die Abspannstelle 62 liegt oberhalb
des Rotationsdrucklagers 20 und des einen Fußes 30. Das Abspannseil 60 läuft im
wesentlichen längs der Bauwerksachse 14; es dient der Aufnahme der Lastmomente.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Turmdrehkran 10 entsprechend
dem Baufortschritt mit dem Bauwerk 12 "mitwachsen" zu lassen. Würde man von Anfang
an einen Turmdrehkran mit der bei der Vollendung des Bauwerks notwendigen Kranhöhe
einsetzen, so hätte dies u.a. den Nachteil, daß die Kranbedienung unnötig erschwert
wäre und daß gefähr-
liche Windkräfte auftreten können, da der
Kran anfänglich in seiner vollen Größe dem Winddruck ausgesetzt ist. Um den Turmdrehkran
dem Baufortschritt entsprechend aufzustocken ist bei der ersten, in den Fig. 1 bis
3 gezeigten Ausführungsform 10 eine Klettereinrichtung im Bereich des oberen Turmendes
vorgesehen. Die Turmspitze 40 reicht mit ihrem unteren Ende 41 in das obere Ende
eines aus Segmenten 25 zusammengesetzten Turmschafts 23 hinein. Mit einer nicht
dargestellten Hebeeinrichtung kann die Turmspitze 40 weiter nach oben verschoben
werden und ein neues Segment 25 auf dem obersten Segment 25 montiert werden.
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Dementsprechend kann der Kletterturm 22 auch wieder abgebaut werden.
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Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte weitere Ausführungsform 110 des
erfindungsgemäßen Kletterturms unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform
10 gemäß den Fig. 1 bis 3 im wesentlichen nur in der Klettereinrichtung. Bauteile
in den Fig. 4 bis 6, die den Bauteilen in den Fig.
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1 bis 3 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern, jeweils vermehrt
um die Zahl 100, versehen.
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Während beim Turmdrehkran 10 der Fig. 1 bis 3 der Turmschaft 23 an
seinem oberen Ende verlängert bzw. verkürzt wird, werden beim Turmdrehkran 110 am
unteren Ende des Turmschafts Segmente 125 (die sog. Schüsse) anmontiert bzw. wieder
abmontiert. Hierzu ist im Dreifußrahmen 128 mittig zwischen den sich auf der Schiene
116 abstützenden Füßen 132 und 134 auf dem Dreifußrahmen 28 ein Hebeabschnitt 170
aufmontiert, der in einer leichten Rohrkonstruktion das untere Ende des Turmschafts
123 umschließt.
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Der Innenraum des Hebeabschnitts 170 setzt sich nach unten in einer
entsprechenden Durchtrittsöffnung 172 des Dreifußrahmens 128 fort (siehe Fig. 6)
, so daß zur Verlängerung des Turmschafts 123 Segmente 125 von unten her in die
Durchtrittsöffnung
172 eingeschoben und am unteren Ende des Turmschafts 123 anmontiert werden können.
Im Hebeabschnitt 170 ist eine nicht dargestellte Hebeeinrichtung angebracht, die
den Turmschaft 123 anhebt, damit ein weiteres Segment 125 anmontiert werden kann.
Der Abbau des Turmschafts 123 geht dementsprechend umgekehrt vor sich.
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Die während des Betriebes auf den Turmdrehkran 110 wirkenden Lastmomente
sind bereits relativ gering, da die Turmachse 42 zur Last hin versetzt ist und ein
Großteil der auftretenden Kräfte unmittelbar über die Füße 132 und 134 auf die Kreisschiene
116 abgeleitet wird. Das Abspannseil 160 sorgt dafür, daß zwischen dem Turmschaft
123 und dem Dreifußrahmen 128 praktisch kein Kippmoment wirkt, so daß die Verbindung
zwischen dem Turmschaft 123 und dem Dreifußrahmen 128 entsprechend leicht und mechanisch
einfach gebaut sein kann. Um auch höhere Lastmomente auffangen zu können, ist am
Dreifußrahmen 128 ein Ballast angebracht, der im dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einer Betonfüllung 174 des sich auf oder Rotationsdrucklager 120 abstützenden
einen Fußes 130 besteht (Fig. 7). Der Fuß 130 besteht aus vier Abschnitten 176,
die jeweils aus einem mit Beton ausgegossenen Metallrahmen 178 bestehen und die
über Schraubverbindungen 180 aneinander befestigt sind. Die Ballastierung des Dreifußrahmens
128 in Verbindung mit dem Rotationsdrucklager 120 bietet gegenüber einer Verankerung
des Dreifußrahmens 128 am Untergrund mittels eines Rotationszuglagers den Vorteil,
daß bodenseitig keine besonderen Vorbereitungsmaßnahmen, wie das Erstellen eines
entsprechend starken Fundaments, erforderlich sind und der Aufbau des Druck lagers
vergleichsweise wesentlich einfacher und damit kostengünstiger ist.
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In Fig. 7 ist ein derartiges Rotationsdrucklager 120 dargestellt.
Auf der Fundamentplatte 118 ist zentrisch zur
Bauwerksachse 114
eine Lagerplatte 182 aus Metall angegossen, deren obere Horizontalfläche eine bodenseitige
Gleitfläche bildet. An der unteren Horizontalfläche des untersten Abschnitts 176
des Fußes 130 ist eine Gleitschicht 188 aus Polytetrafluoräthylen (Teflon) angebracht,
die mit ihrer unteren Horizontalfläche, der rahmenseitigen Gleitfläche, an der bodenseitigen
Gleitfläche der Lagerplatte 182 anliegt. Das Rotationsdrucklager 120 ist reibungsarm
und praktisch wartungsfrei und kann auch sehr hohen Belastungen bis 300.000 kp standhalten.
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Die Zentrierung wird durch einen Zentrierzapfen 190 erreicht, der
in entsprechend angepaßte Aufnahmen 192 und 194 in der Lagerplatte 182 bzw. im untersten
Abschnitt 176 des Fußes 130 eingesetzt ist.
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Der in Fig. 4 eingezeichnete Abstand a zwischen der Bauwerksachse
114 und der Turmachse 142 wird derart festgelegt, daß die zu hebende Last gerade
noch mit einem Sicherheitsabstand an der vorgesehenen radial engsten Stelle des
Bauwerks 112 vorbeibewegt werden kann. In Fig. 4 ist diese Situation durch strichpunktierte
Linien angedeutet.
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Eine Last 192, nämlich ein Fertigteil für den Kühlturm 112, kann in
der steilsten Stellung des Auslegers 124 (in der der Ausleger 124 am Anschlag 158
anliegt) an der engsten Stelle B des Kühlturms 112 mit Sicherheitsabstand vorbeibewegt
werden. Bei den üblichen Kühltürmen mit einem Radius R1 von 60 m am unteren Ende
des Kühlturms 112 und einem Radius R2 von 40 m am oberen Ende und einer Kühlturmhöhe
von 165 m beträgt der Abstand a ca. 18 m, bei einem Radius der Kreisschiene 16 von
ca. 20 m.
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Anstelle der in den Fig. 1 und 4 dargestellten Hebeanordnung am oberen
Ende des Kletterturms 22 bzw. 122 aus dreiecks-
förmig angeordneten
Auslegern 24 bzw. 124 und Gegenausledern 26 bzw. 126 können auch andere Hebeanordnungen
eingesetzt werden, wie z.B. Katzausleger mit an einem horizontalen Arm laufender
Laufkatze oder parallelogrammartig verspannte Knickausleger mit vertikal einstellbarem
Horizontalarm und daran laufender Laufkatze. Die in den Fig. 1 und 4 dargestellte
Ausführungsform mit Nadelauslegern (Ausleger und Gegenausleger) weist den Vorteil
auf, daß lediglich eine Nadelspitze über den jeweils fertiggestellten oberen Rand
des Bauwerks hinausreicht und damit nur eine sehr geringe Windangriffsfläche bietet
(siehe Fig. 1 und 4), wohingegen Laufkatzenanordnungen zumeist leichter zu bedienen
sind.
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