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Die Erfindung betrifft einen Mobilkran, beispielsweise ein mobilen Teleskopkran.
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Krane, insbesondere Mobilkrane umfassen meist einen teleskopierbaren Kranausleger. Dieser ist herkömmlicherweise durch mehrere ineinander verschiebbare (Ausleger-)Teilsegmente (auch als Teleskopsegmente bezeichnet) gebildet. Außerdem kann ein solcher Teleskopausleger üblicherweise auch um eine Horizontale in eine Hochrichtung (auch als Wipprichtung bezeichnet) verschwenkt („gewippt“) werden. Üblicherweise erfolgt eine Kraftübertragung auf den Kranausleger zum Wippen und/oder Teleskopieren üblicherweise hydraulisch. Auch eine regelmäßig vorhandene Seilwinde ist meist hydraulisch betrieben. Hierzu umfasst der Mobilkran üblicherweise ein Hydrauliksystem mit einer Hydraulikpumpe und einem Hydrauliktank zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit. Die Hydraulikpumpe entnimmt dabei aus dem Hydrauliktank Hydraulikflüssigkeit, beaufschlagt diese mit einem (Betriebs-) Hydraulikdruck (konkret einem entsprechenden Druckwert) und führt die Hydraulikflüssigkeit über entsprechende Hydraulikleitungen den jeweiligen „Abnehmern“ (insbesondere Hydraulikzylindern und/oder Hydraulikmotoren) zu.
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Bei der Hydraulikflüssigkeit handelt es sich üblicherweise um ein Hydrauliköl. Die Hydraulikflüssigkeit weist dabei regelmäßig bei normalen Umgebungstemperaturen (meist bei - 40 bis + 35 Grad Celsius) eine vergleichsweise hohe Viskosität auf, die für einen bestimmungsgemäßen Pumpenbetrieb der Hydraulikpumpe nicht geeignet ist. Deshalb wird üblicherweise die Hydraulikflüssigkeit vor Aufnahme des bestimmungsgemäßen Kranbetriebs - und somit auch vor Aufnahme des Betriebs der Hydraulikpumpe - vorgewärmt. Dazu kommen üblicherweise mit Starkstrom gespeiste Heizelemente (bspw. Heizpatronen oder vergleichbares) zum Einsatz. Erkanntermaßen muss deshalb der Mobilkran an eine externe Starkstromquelle angeschlossen werden, die nicht an jeder Baustelle verfügbar ist. Deshalb wird die Hydraulikflüssigkeit oft im Depot des Mobilkrans und somit vor Anfahrt zur Baustelle vorgewärmt. Problematisch hat sich hierbei herausgestellt, dass die eingesetzten Heizpatronen die Hydraulikflüssigkeit lokal vergleichsweise stark erwärmen, wobei die Temperatur der Heizpatronen teilweise oberhalb einer Schädigungstemperatur der Hydraulikflüssigkeit liegen kann. Dadurch kann es zu einer Verkokung oder Verbrennung der Hydraulikflüssigkeit kommen. Dieser Effekt wird häufig dadurch unterstützt, dass sich die Hydraulikflüssigkeit aufgrund ihrer anfangs hohen Viskosität nicht durch Konvektionseffekte von den Heizpatronen lösen kann. Je geringer die Umgebungstemperatur ist - beispielsweise im Winter oder in arktischen Gebieten - desto höher ist auch meist die Viskosität zu Beginn der Vorwärmung und somit auch das Risiko der Schädigung der Hydraulikflüssigkeit. Aus
DE 20 2017 100 053 U1 ist bspw. eine Gleisbaumaschine bekannt, bei der eine Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit mittels einer elektrischen Heizung oder eines Wärmetauschers erfolgt.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorwärmung der Hydraulikflüssigkeit eines Mobilkrans zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Mobilkran mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Der erfindungsgemäße Mobilkran umfasst wenigstens ein zum hydraulischen Betrieb eingerichtetes Funktionselement. Beispielsweise handelt es sich bei diesem Funktionselement um einen Hydraulikzylinder zum Wippen oder Teleskopieren eines Kranauslegers des Mobilkrans. Des Weiteren umfasst der Mobilkran ein Hydrauliksystem zur Krafterzeugung und Kraftübertragung auf das wenigstens eine Funktionselement. Das Hydrauliksystem weist dabei einen Hydrauliktank zur Speicherung von Hydraulikflüssigkeit und vorzugsweise eine mit diesem Hydrauliktank in Verbindung stehende Hydraulikpumpe auf. Außerdem weist der Mobilkran eine autarke Heizungsanlage auf, die wärmeübertragungstechnisch an den Hydrauliktank angebunden ist.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der autarken Heizungsanlage um eine Standheizung. Unter „autark“ wird dabei verstanden, dass die Heizungsanlage von einer von dem Mobilkran separaten, externen Stromzufuhr unabhängig ist. Bevorzugt ist die Heizungsanlage dabei brennstoffbetrieben ausgestaltet, wobei der Brennstoff insbesondere aus einem, einem Verbrennungsmotor des Mobilkrans zugeordneten Brennstofftank bezogen wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Heizungsanlage elektrisch betrieben ist und dabei die elektrische Energie von einem Bordnetz des Mobilkrans zur Verfügung gestellt wird.
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Unter „wärmeübertragungstechnisch angebunden“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die Heizungsanlage und der Hydrauliktank über eine Wärmeübertragungsfläche miteinander zum Wärmeaustausch in Verbindung stehen, insbesondere gekoppelt sind.
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Dadurch, dass der Hydrauliktank mit der autarken, insbesondere brennstoffbetriebenen Heizungsanlage wärmeübertragungstechnisch gekoppelt ist, ist mithin eine Vorwärmung der Hydraulikflüssigkeit mittels der Heizungsanlage möglich. Da die Heizungsanlage von einer externen Stromzufuhr unabhängig ist, kann die Vorwärmung der Hydraulikflüssigkeit vorteilhafterweise ebenfalls unabhängig, beispielsweise während einer Anfahrt zu einem Einsatzort des Mobilkrans (bspw. einer Baustelle) erfolgen. Auch für den Fall, dass es sich bei der Heizungsanlage um die vorstehend beschriebene, insbesondere brennstoffbetriebenen Standheizung handelt, kann diese nämlich vorteilhafterweise auch während der Fahrt des Mobilkrans betrieben werden. Das Risiko, dass bei einer Vorwärmung vor der Anfahrt zur Baustelle die Hydraulikflüssigkeit während der Anfahrt bereits wieder abkühlt und somit ihre Viskosität über eine zum Pumpenbetrieb hinreichend niedrige Viskosität ansteigt, kann somit verringert, insbesondere ausgeschlossen werden. Des Weiteren kann erkanntermaßen die Vorbereitungszeit zur Aufnahme des Kranbetriebs verringert werden, da ansonsten erforderliche Vorwärmzeiten im Depot oder auf der Baustelle entfallen können.
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Des Weiteren weisen Mobilkrane ohnehin eine solche autarke, insbesondere brennstoffbetriebene Heizungsanlage, insbesondere die Standheizung auf, um insbesondere ein Führerhaus (auch: „Cockpit“) und/oder eine Kranführer-Kabine zu klimatisieren (insbesondere zu heizen). Somit kann eine Doppelnutzung eines ohnehin vorhandenen Systems unter Einsparung eines zusätzlichen Systems (insbesondere der eingangs beschriebenen elektrischen Heizung der Hydraulikflüssigkeit), vorteilhafterweise auch eine Kostenersparnis erfolgen. Außerdem kann dadurch auch belegter Bauraum eingespart werden.
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In einer bevorzugten Ausführung ist eine maximale Abgabetemperatur der autarken, insbesondere brennstoffbetriebenen Heizungsanlage auf etwa 90 Grad Celsius begrenzt. Bei dieser Abgabetemperatur handelt es sich insbesondere um eine „Vorlauftemperatur“ eines Wärmeübertragungsmediums der Heizungsanlage. Vorzugsweise handelt es sich bei der eingesetzten Heizungsanlage, insbesondere der Standheizung um eine solche, die für den üblichen Klimatisierungsbetrieb für das Führerhaus und/oder die Kranführer-Kabine dazu eingerichtet ist, eine auf 90 Grad Celsius begrenzte Vorlauftemperatur abzugeben. Dies ist vorteilhaft, da bei vielen eingesetzten Hydraulikflüssigkeiten die bestimmungsgemäße Betriebstemperatur (d. h. der entsprechende Temperaturwert) bei etwa 90 Grad Celsius, zumindest aber eine Schädigungstemperatur deutlich über 90, vorzugsweise über 100 Grad Celsius liegt. Somit kann vorteilhafterweise eine Schädigung der Hydraulikflüssigkeit durch Überhitzung aufgrund der Wärmeübertragung von der Heizungsanlage (insbesondere zumindest nahezu) ausgeschlossen werden.
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Die Heizungsanlage ist außerdem abgabeseitig mit einem Flüssigkeitskreislauf, insbesondere einem Wasserkreislauf gekoppelt. Konkret handelt es sich bei dieser Flüssigkeit, insbesondere dem Wasser um das vorstehend genannte Wärmeübertragungsmedium, das von der Heizungsanlage abgabeseitig auf die Vorlauftemperatur (bzw. die Abgabetemperatur) erhitzt wird.
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Der vorstehend beschriebene Flüssigkeitskreislauf ist außerdem mittels eines Wärmetauschers (alternativ auch als „Wärmeübertrager“ bezeichnet) mit dem Hydrauliktank verbunden. Vorzugsweise ist dieser Wärmetauscher dabei derart mit dem Hydrauliktank gekoppelt, dass die Hydraulikflüssigkeit mit diesem in Kontakt steht. In einer Variante handelt es sich bei dem Wärmetauscher um eine vorzugsweise heizschlangenartig in dem Hydrauliktank verlegte Rohrleitung. In einer alternativen Variante ist der Wärmetauscher als eine Doppelwand des Hydrauliktanks ausgeführt, die von dem Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird. Beide Varianten sind dabei besonders einfach herzustellen.
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Vorzugsweise ist der vorstehend beschriebene Wärmetauscher, insbesondere die Rohrleitung bzw. die Doppelwand aus Stahl oder Aluminium ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist eine Wärmeübertragungsfläche des Wärmetauschers derart in dem Hydrauliktank angeordnet, dass diese unterhalb eines (vorgegebenen) minimalen Flüssigkeitspegels der Hydraulikflüssigkeit angeordnet ist. Dadurch wird auch bei geringem Flüssigkeitspegel eine möglichst verlustarme Wärmeübertragung auf die Hydraulikflüssigkeit erreicht.
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Vorzugsweise weist die Heizungsanlage, insbesondere die Standheizung eine mittlere Heizleistung von etwa 7,5 Kilowatt und eine insbesondere zeitlich begrenzte maximale Heizleistung von etwa 9 Kilowatt auf.
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Ferner umfasst der Mobilkran auch eine Kabinenheizung zur Heizung einer ebenfalls vom Mobilkran umfassten Kranführer-Kabine. Zusätzlich oder alternativ umfasst der Mobilkran auch ein Führerhaus mit einer entsprechend zugeordneten „Cockpit-Heizung“. Der Flüssigkeitskreislauf der Heizungsanlage ist in diesem Fall mit der Kabinenheizung (und/oder der Cockpit-Heizung) sowie mit dem Wärmetauscher mittels wenigstens eines steuerbaren Ventils (insbesondere wählbar) verbindbar. Das steuerbare Ventil ist dabei dazu eingerichtet, auf eine Nutzereingabe hin die Kabinenheizung (und/oder die Cockpit-Heizung) und/oder den Wärmetauscher mit dem Flüssigkeitskreislauf fluidisch zu verbinden. D. h. die Kabinenheizung bzw. die Cockpit-Heizung sowie der Wärmetauscher können wahlweise getrennt voneinander (insbesondere einzeln) oder gemeinsam mit der Heizungsanlage gekoppelt werden. Somit kann beispielsweise auf einer Anfahrt zur Baustelle, während derer keine Heizung der Kranführer-Kabine erforderlich ist, die Heizungsanlage ausschließlich zur Vorwärmung der Hydraulikflüssigkeit genutzt werden. Optional kann beispielsweise aber auch zu Beginn der Anfahrt nur das Cockpit geheizt und anschließend auf eine gemeinsame Heizung des Cockpits und/oder der Kranführer-Kabine und der Hydraulikflüssigkeit umgeschaltet werden.
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Zur Automatisierung der Vorwärmung der Hydraulikflüssigkeit weist der Mobilkran in einer vorteilhaften Ausführung eine Steuereinheit (auch als „Controller“ bezeichnet) sowie einen in dem Hydrauliktank angeordneten Temperatursensor auf. Der Temperatursensor ist dabei zur Temperaturmessung der Hydraulikflüssigkeit eingerichtet und vorgesehen und mit der Steuereinheit gekoppelt. Die Steuereinheit ist mit der vorstehend beschriebenen Heizungsanlage steuerungstechnisch gekoppelt und dazu eingerichtet, eine Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit mittels der Heizungsanlage zu steuern oder zu regeln. Optional ist die Steuereinheit dabei auch mit dem vorstehend beschriebenen steuerbaren Ventil gekoppelt, das in diesem Fall vorzugsweise (insbesondere auch) zur Durchflussbegrenzung in Richtung des Wärmetauschers eingerichtet ist. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu eingerichtet, zur Steuerung bzw. Regelung der Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit den Betrieb (insbesondere die Heizleistung) der Heizungsanlage und/oder die durch den Wärmetauscher strömende Flüssigkeitsmenge zu steuern. Optional ist die Steuereinheit dabei auch dazu eingerichtet, die Heizungsanlage, vorzugsweise die diese bildende Standheizung zur zeitabhängigen Vorwärmung der Hydraulikflüssigkeit anzusteuern.
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Die Steuereinheit ist optional als nicht-programmierbare elektronische Schaltung ausgebildet und hierbei beispielsweise in eine Fahrzeugsteuerung des Mobilkrans integriert. Alternativ ist die Steuereinheit durch einen Mikrocontroller (vorzugsweise mit einem zugeordneten Datenspeicher) gebildet, in dem die Funktionalität zur Steuerung bzw. Regelung der Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit in Form eines Softwaremoduls implementiert ist. Dieses Softwaremodul kann hierbei insbesondere einen Bestandteil einer übergreifenden Steuersoftware (Firmware) der Fahrzeugsteuerung bilden.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltungsvariante sind der Hydrauliktank sowie die Heizungsanlage an einem drehbar gegenüber einem Unterwagen („Fahrgestell“) gelagerten Oberwagen angeordnet. In diesem Fall dient die Heizungsanlage insbesondere zur Klimatisierung der Kranführer-Kabine, die vorzugsweise ebenfalls am Oberwagen angeordnet ist.
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Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Darin zeigen:
- 1 in einer schematischen Seitenansicht einen Mobilkran,
- 2 in einer schematischen Detailansicht einen Hydrauliktank des Mobilkrans, und
- 3 und 4 in Ansicht gemäß 2 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hydrauliktanks.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch ein Mobilkran 1 dargestellt. Der Mobilkran 1 weist einen Unterwagen 2 und einen Oberwagen 4 auf. Der Unterwagen 2 umfasst ein Führerhaus 6 und mehrere, Räder 8 tragende Fahrachsen 10. Der Oberwagen 4 ist drehbar gegenüber dem Unterwagen 2 gelagert. Der Oberwagen 4 weist eine Kranführer-Kabine (kurz: „Kabine 12“) sowie als ein Funktionselement einen Kranausleger 14 auf. Der Kranausleger 14 ist mittels eines nicht näher dargestellten Hydraulikzylinders um eine „Wippachse 16“ verschwenkbar sowie (ebenfalls mittels eines nicht näher dargestellten Hydraulikzylinders) teleskopierbar.
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Zur Krafterzeugung und Kraftübertragung auf die Hydraulikzylinder weist der Mobilkran 1 ein Hydrauliksystem 18 auf. Dieses umfasst einen Hydrauliktank 20 zur Aufnahme und Speicherung von Hydraulikflüssigkeit sowie eine Hydraulikpumpe 22. Diese entnimmt im bestimmungsgemäßen Pumpenbetrieb Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliktank 20, beaufschlagt diese mit einem zum Betrieb der Hydraulikzylinder erforderlichen Hydraulikdruck (konkret einem vorgegebenen Betriebsdruckwert) und führt die Hydraulikflüssigkeit mittels entsprechender Hydraulikleitungen 24 den Hydraulikzylindern zu. Der Hydrauliktank 20 und die Hydraulikpumpe 22 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Bereich des Unterwagens 2 angeordnet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht näher dargestellt) sind der Hydrauliktank 20 und die Hydraulikpumpe 22 im Bereich des Oberwagens 4 angeordnet.
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Der Mobilkran 1 umfasst des Weiteren eine von einer externen Stromquelle autarke Heizungsanlage, konkret eine brennstoffbetriebene Standheizung 26. Diese dient unter anderem dazu, eine Kabinenheizung 28, die der Kabine 12 zur Klimatisierung zugeordnet ist, mit Wärme zu versorgen. Dazu ist die Standheizung 26 über Rohrleitungen 30 eines Flüssigkeitskreislaufs mit der Kabinenheizung 28 verbunden. In dem Flüssigkeitskreislauf strömt als Wärmeübertragungsmedium Wasser, das von der Standheizung 26 auf eine Vorlauftemperatur erwärmt wird.
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Die Standheizung 26 ist außerdem über Rohrleitungen 30 des Flüssigkeitskreislaufs wärmeübertragungstechnisch an den Hydrauliktank 20 angebunden. Die Standheizung 26 ist somit dazu eingerichtet und vorgesehen, die Hydraulikflüssigkeit in dem Hydrauliktank 20 zu erwärmen. Dazu ist die Standheizung 26 mittels eines Wärmetauschers 32 an den Hydrauliktank 20 angebunden (s. 2-4).
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Wie in 2 dargestellt, ist der Wärmetauscher 32 durch eine Doppelwand gebildet, die den Hydrauliktank 20 bodenseitig abschließt. Die Doppelwand ist dabei mit den Rohrleitungen 30 gekoppelt und wird somit bei der bestimmungsgemäßen Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit von dem auf die Vorlauftemperatur erwärmten Wasser durchströmt.
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In 2 ist außerdem eine Entnahmeleitung 34 dargestellt, über die die Hydraulikpumpe 22 im Pumpenbetrieb Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliktank 20 entnimmt.
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In dem in 3 dargestellten, alternativen Ausführungsbeispiel bildet die Doppelwand eine Seitenwand des Hydrauliktanks 20.
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In dem in 4 dargestellten, weiteren alternativen Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 32 durch ein heizschlangenartig (d. h. mäandrierend; in 4 angedeutet) im Bereich eines Bodens des Hydrauliktanks 20 verlegtes Rohr (konkret einen Abschnitt der Rohrleitung 30) gebildet.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß 2 und 4 ist der Wärmetauscher 32 jeweils derart angeordnet, dass eine Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Wärmetauscher 32 und der Hydraulikflüssigkeit stets unterhalb eines minimalen Flüssigkeitspegels der Hydraulikflüssigkeit angeordnet ist.
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Wie aus 1 zu entnehmen ist, ist die Standheizung 26 mittels eines steuerbaren Ventils 36 mit den zum Hydrauliktank 20 und zur Kabinenheizung 28 führenden Rohrleitungen 30 gekoppelt. Das Ventil 36 ist dabei dazu eingerichtet, wahlweise den Hydrauliktank 20 oder die Kabinenheizung 28 zur Wärmeübertragung mit der Standheizung 26 zu verbinden. Dazu ist das Ventil 36 mit einer Eingabevorrichtung 38 verschaltet, die optional eine Nutzereingabe und/oder einen Stellbefehl einer nicht näher dargestellten Steuereinheit als Steuersignal an das Ventil 36 weitergibt. Somit kann, beispielsweise in Abhängigkeit der Nutzereingabe, entweder die Kabine 12 oder die Hydraulikflüssigkeit im Hydrauliktank 20 geheizt werden.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Ventil 36 auch dazu eingerichtet, das Wasser des Flüssigkeitskreislaufs auf die Kabinenheizung 28 und den Wärmetauscher 32 zu verteilen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das ebenfalls anhand von 1 dargestellt ist, ist die Standheizung 26 auch zur Vorwärmung eines Antriebsmotors 40 eingerichtet und dazu mittels der Rohrleitungen 30 mit diesem verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mobilkran
- 2
- Unterwagen
- 4
- Oberwagen
- 6
- Führerhaus
- 8
- Rad
- 10
- Fahrachse
- 12
- Kabine
- 14
- Kranausleger
- 16
- Wippachse
- 18
- Hydrauliksystem
- 20
- Hydrauliktank
- 22
- Hydaulikpumpe
- 24
- Hydraulikleitungen
- 26
- Standheizung
- 28
- Kabinenheizung
- 30
- Rohrleitung
- 32
- Wärmetauscher
- 34
- Entnahmeleitung
- 36
- Ventil
- 38
- Eingabevorrichtung
