DE102005052283A1 - Kabeltrommel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kabeltrommel zur Zuführung von elektrischer Energie in eine mobile Arbeitsmaschine im Off-Road-Bereich, DOLLAR A wobei an der Arbeitsmaschine ein Tragarm (2), auf dem eine Trommel (3) zur Aufnahme eines Kabels (8) gelagert ist, vorgesehen ist, DOLLAR A im Inneren des Trommelmantels ein Schleifringkörper (7) angeordnet ist, der aus mehreren einzelnen Schleifringen (9) besteht, von denen die elektrische Energie über Bürsten (10) abgenommen und auf ein in die Arbeitsmaschine weiterführendes Kabel (8b) übertragen wird, DOLLAR A der Schleifringkörper (7) mechanisch getrennt von dem Trommelmantel auf einer gemeinsamen Achse gelagert ist DOLLAR A und Mittel vorgesehen sind, um die Drehung des Trommelmantels auf den inneren Schleifringkörper (7) zu übertragen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kabeltrommel zur Zuführung von elektrischer Energie in eine mobile Arbeitsmaschine im Off-Road-Bereich.
• Bei großen mobilen Arbeitsmaschinen, die mit elektrischer Energie betrieben werden, muss diese mittels eines Kabels eingespeist werden. Batterien sind in der Regel nicht für einen dauernden Einsatz bei hohem Leistungsbedarf geeignet. Die Kabel sind speziell an den rauen Betrieb von Baustellen oder Bergbau angepasst und werden von einer Trommel am meist hinteren Ende des Fahrzeugs aufgenommen. Je nach Anforderung werden dazu Spul- und/oder Leitvorrichtungen verwendet, die ein sauberes Auf-/Abwickeln des Kabels gewährleisten sollen.
• Bei Hydraulikbaggern für den Tagebau genügen die verfügbaren Ausführungen jedoch nicht. Diese Geräte sind in der Lage selbst in schwierigstem Gelände zu manövrieren. Dabei kommt es immer wieder zu Kontakt mit aufgeschobenem Haufwerk, einzelnen Felsen oder auch durch die Luft fliegenden, kleineren Steinen. Unter derartigen Bedingungen versagen Kabeltrommeln der herkömmlichen Bauarten bereits nach kurzer Zeit.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kabeltrommel für den Einsatz an einer mobilen Arbeitsmaschine vorzustellen, die den extrem rauen Einsatzbedingungen auch bei einem Hydraulikbagger im Tagebaubetrieb standhalten kann. Weiterhin sollen an oder in der Kabeltrommel Teile, die leicht beschädigt werden können, auch mit einfachen Mitteln und schnell wieder instand zu setzen sein.
• Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Kabeltrommel zur Zuführung von elektrischer Energie in eine mobile Arbeitsmaschine im Off-Road-Bereich, wobei an der Arbeitsmaschine ein Tragarm, auf dem eine Trommel zur Aufnahme eines Kabels gelagert ist, vorgesehen ist,
  im Inneren des Trommelmantels ein Schleifringkörper angeordnet ist, der aus mehreren einzelnen Schleifringen besteht, von denen die elektrische Energie über Bürsten abgenommen und auf ein in die Arbeitsmaschine weiterführendes Kabel übertragen wird, der Schleifringkörper mechanisch getrennt von dem Trommelmantel auf einer gemeinsamen Achse gelagert ist,
  und Mittel vorgesehen sind, um die Drehung des Trommelmantels auf den inneren Schleifringkörper zu übertragen.
• Vorteilhaft ist es, wenn am Tragarm ein Spul- und Leitsystem angeordnet ist, um das Kabel so zu führen, dass es Lage für Lage geordnet auf dem Trommelmantel ablegbar ist und ein auf dem Boden liegendes Kabel ohne übermäßige mechanische Beanspruchung auf dem Boden ableg- und aufnehmbar ist.
• Die Drehung des Trommelmantels ist über einen Mitnehmerzapfen auf den Schleifringkörper übertragbar.
• Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Tragarm von unten durch ein Gitter gegen Beschädigungen geschützt.
• Im Inneren des Trommelmantels ist eine Einrichtung zur Entfeuchtung des Trommelinnenraumes vorgesehen, wobei deren Aufgabe nachstehend noch beschrieben wird.
• Schließlich ist nach einer weiteren Ausbildung unterhalb des Gitters bzw. auf der zum Boden weisenden Seite des Tragarmes eine Einrichtung zur Überwachung des Abstandes zwischen Tragarm und Boden vorgesehen.
• Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigt:
• 1 eine schematische Darstellung der Arbeitsmaschine,
• 2a, b Einzelheiten der Kabeltrommel, vereinfacht dargestellt,
• 3–5 perspektivische Darstellungen der Kabeltrommel und deren Anordnung im Tragarm.
• An einem Hydraulikbagger (1) befindet sich im hinteren Teil des Raupenfahrwerks ein Tragarm (2), auf dem eine Trommel (3) zur Aufnahme eines Kabels (8) gelagert ist. Der Tragarm ist dabei derart am festen Mittelteil zwischen den beweglichen Raupen angebracht, dass er die Fahrbewegungen nicht hindert. Der Tragarm selbst bietet weiterhin die Basis für ein Spul- und Leitsystem (4). Dieses Spul- und Leitsystem hat einmal die Funktion, das Kabel so zu führen, dass es Lage für Lage geordnet auf dem Trommelmantel abgelegt wird.
• Weiterhin sorgt es dafür, dass das auf dem Boden liegende Kabel ohne übermäßige mechanische Beanspruchung auf dem Boden abgelegt und aufgenommen wird.
• Das Kabel (8a) wird vom Mantel der Kabeltrommel (3) weiter in das Innere (3a) geführt und übergibt die elektrische Energie durch einen inneren Schleifringkörper (7). Dieser innere Schleifringkörper besteht aus mehreren einzelnen Schleifringen (9), von denen die elektrische Energie über Bürsten (10) abgenommen und auf ein weiterführendes Kabel (8b) übertragen wird. Je einzelner Leitung des Kabels existiert ein Übertragungspaar, bestehend aus Schleifring und einer oder mehreren Bürsten. Der Schleifring stellt dabei den feststehenden Teil dar und die Bürsten sind auf einem Gestell aufgebaut, der das horizontal verdrehbare Teil darstellt. Dieser innere Teil erfordert ein Mindestmaß an Passgenauigkeit zwischen Schleifringen und Bürsten.
• Um die Passgenauigkeit des Schleifringkörpers auch bei äußerer Krafteinwirkungen auf den Trommelmantel oder dessen Deformation infolge solcher Krafteinwirkung sicherzustellen, wird der innere Schleifringkörper (7) bis auf die Lagerung (12) (13) mechanisch völlig vom Trommelmantel entkoppelt. Der Trommelmantel hat eigene Lager (11) (13) und überträgt die Drehung des Mantels über einen Mitnehmerzapfen (14) auf den inneren Schleifringkörper. Dabei besteht das Lager (13) aus zwei Lagern, einem für den inneren Schleifringkörper und einem anderen für den Trommelmantel.
• Um Beschädigungen von unten entgegenzuwirken, wird der Tragarm (2) zusätzlich von unten durch ein robustes Gitter aus Querstreben (15) unterhalb der Öffnung der Kabeltrommel verstärkt. Einzelne Felsen oder kleineres Haufwerk kann damit bei Bewegung des Baggers weggeschoben werden, ohne dass es zur Beschädigung des Trommelmantels kommt. Die Struktur bleibt dabei weiterhin offen, um von oben eindringendes Material, wie z.B. Erde oder Steine, nicht zu speichern. Eine Gefahr für das Spul- und Leitsystem ist nicht durch von unten kommendes Material anzunehmen, da sich dann das Spul- und Leitsystem automatisch durch das Kabel anhebt.
• Unterhalb des Gitters (15), das einzelne Felsen oder kleineres Haufwerk wegschieben kann, wird zusätzlich eine Überwachungseinrichtung (16) (17) zur Bodenkollision angebracht. Diese Erkennung wird durch zwei Arten von Schaltern ausgeführt.
• Nach hinten und unten wird die Kollision durch einen Bügel (16) erkannt, der horizontal drehbar so angeordnet ist, das er bei Materialkontakt nach vorne und oben angehoben wird.
• Dabei kann er vollständig in die Zwischenräume des Gitters eintauchen, womit Beschädigungen bei Kollision minimiert werden. Das Wegdrehen des Bügels wird von geeigneten Endschaltern innerhalb des geschützten Bereiches des Tragarmes erfasst.
• Nach vorne ist der Bodenkontakt weit seltener. Daher werden hier einfache Endschalter (17) mit einem langen Stab eingesetzt, die bei Materialkontakt direkt einen Schalter betätigen. Die Schalter liegen wieder innerhalb des durch das Gitter geschützten Bereiches des Tragarmes (2)
• Mit der Überwachungseinrichtung zur Bodenkollision werden Signale gegeben, die weitere Aktionen wie z.B. Alarm oder Abschaltung einer Fahrbewegung auslösen.
• Bei der Übertragung der elektrischen Energie mittels Schleifring und Bürste handelt es sich um ein verschleißbehaftetes System, das in regelmäßigen Intervallen ausgetauscht werden muss. In einem Klima mit hoher Luftfeuchte und starken Temperaturschwankungen kann dann das notwendige Öffnen der Kabeltrommel zum Austausch verschlissener Komponenten zu Kondenswasserbildung in nennenswertem Maß im Inneren des Trommelraumes führen. Dieses kann einerseits zu Korrosion, andererseits bei Übertragung von höheren Spannungen auch zu elektrischen Überschlägen führen, die auch das gesamte Innenleben der Kabeltrommel zerstören können. Die Kabeltrommel ist daher im Inneren (3a) mit einem Behälter (18) ausgestattet, der ein Mittel zum Entfeuchten der Luft aufnehmen kann. Die Aufnahmekapazität des Entfeuchtungsmittels ist dabei so ausgelegt, daß auch völlig mit Feuchte gesättigte Luft soweit entfeuchtet wird, dass Kondenswasserbildung auch bei der größten zu erwartenden Temperaturdifferenz nicht mehr auftreten kann. Das Entfeuchtungsmittel wird dabei als letzte Handlung vor dem Verschließen eingebracht. Die Entfeuchtung kann aber auch auf anderem Weg geleistet werden, z.B. mittels einer Klimaanlage mit externer Kondenswasserabführung.

Claims (6)

1. Kabeltrommel zur Zuführung von elektrischer Energie in eine mobile Arbeitsmaschine im Off-Road-Bereich, wobei an der Arbeitsmaschine ein Tragarm (2), auf dem eine Trommel (3) zur Aufnahme eines Kabels (8) gelagert ist, vorgesehen ist, im Inneren des Trommelmantels ein Schleifringkörper (7) angeordnet ist, der aus mehreren einzelnen Schleifringen (9) besteht, von denen die elektrische Energie über Bürsten (10) abgenommen und auf ein in die Arbeitsmaschine weiterführendes Kabel (8b) übertragen wird, der Schleifringkörper (7) mechanisch getrennt von dem Trommelmantel auf einer gemeinsamen Achse gelagert ist, und Mittel vorgesehen sind, um die Drehung des Trommelmantels auf den inneren Schleifringkörper (7) zu übertragen.
2. Kabeltrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Tragarm ein Spul- und Leitsystem (4) angeordnet ist, um das Kabel so zu führen, dass es Lage für Lage geordnet auf dem Trommelmantel ablegbar ist und ein auf dem Boden liegendes Kabel ohne übermäßige mechanische Beanspruchung auf dem Boden ableg- und aufnehmbar ist.
3. Kabeltrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Trommelmantels über einen Mitnehmerzapfen (14) auf den Schleifringkörper (7) übertragbar ist.
4. Kabeltrommel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (2) von unten durch ein Gitter gegen Beschädigungen geschützt ist.
5. Kabeltrommel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Trommelmantels eine Einrichtung zur Entfeuchtung des Trommelinnenraumes vorgesehen ist.
6. Kabeltrommel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Gitters bzw. auf der zum Boden weisenden Seite des Tragarmes (2) eine Einrichtung zur Überwachung des Abstandes zwischen Tragarm und Bodenvorgesehen ist.