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Die Erfindung betrifft einen Kran, insbesondere einen Mobilkran.
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Krane dienen bekanntermaßen der Handhabung von Lasten, auf Baustellen üblicherweise in Form von Turm(-dreh-)kranen oder auch Mobilkranen. Erstere sind auf einem ortsfesten Stellplatz aufgestellt und verblieben üblicherweise während des Baubetriebs an diesem Ort. Mobilkrane weisen dagegen üblicherweise ein Selbstfahrgestell (meist als „Unterwagen“ bezeichnet) auf, auf dem ein meist teleskopierbarer Kranausleger oder ein Gittermast-Ausleger drehbar und auch in seiner Neigung verstellbar („wippbar“) angeordnet ist. Mobilkrane weisen dadurch eine hohe Flexibilität auf und können so - je nach Bedarf - auch nur für kurze Zeit an der Baustelle aufgestellt werden, bspw. um einen Turmkran aufzubauen oder bei nur kurzen Einsatzzeiten, für die ein Aufbau eines Turmkrans zu aufwendig wäre.
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Mobilkrane weisen üblicherweise Verbrennungsmotoren auf, um die für den Fahrbetrieb erforderliche Leistung bereitzustellen. Es sind darüber hinaus Konzepte bekannt, bei denen der Antrieb des Kranauslegers - insbesondere die Energieversorgung eines den Kranausleger und weitere zum Kranbetrieb erforderliche Komponenten aufweisenden Oberwagens - ebenfalls über den für den Fahrbetrieb konzipierten Verbrennungsmotor erfolgt (sogenanntes „Einmotorenkonzept“). Dies ist insbesondere dann interessant, wenn eine „Leistungsspreizung“ zwischen Fahrbetrieb und Kranbetrieb gering ist, d. h., wenn für den Kranbetrieb etwa die gleiche Leistung erforderlich ist, wie für den Fahrbetrieb. Bei größerer Leistungsspreizung kommen dagegen regelmäßig sogenannte Zweimotorenkonzepte zum Einsatz, bei dem ein zusätzlicher Verbrennungsmotor zur Energieversorgung im Kranbetrieb vorhanden ist. Dieser treibt üblicherweise wenigstens eine Hydraulikpumpe an, da die meisten Mobilkrane hydraulisch betriebene Komponenten (insbesondere Seilwinden, Drehwerke, Wippwerke und dergleichen) aufweisen. In beiden Fällen ist der zur Energieversorgung im Kranbetrieb vorgesehene Verbrennungsmotor während der Krannutzung ständig im Betrieb. Dies führt einerseits zu einer dauerhaften Abgasemission wie auch einer Schallemission. Beides ist insbesondere bei innerstädtischen Baustellen zumindest für Anlieger häufig unangenehm.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kran den Kranbetrieb zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kran mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Der erfindungsgemäße Kran, der bevorzugt einen Mobilkran bildet, weist einen beweglichen Kranausleger mit einer Seilwinde auf, die beide zur Bewegung einer Last dienen. Des Weiteren weist der Mobilkran eine den Kranausleger beweglich tragende Kranbasis auf. Zum Antrieb des Kranauslegers und/oder wenigstens der Seilwinde weist der Kran außerdem eine elektrische Maschine auf. Weiterhin weist der Kran einen Stromanschluss zur reversiblen Verbindung mit einem lokalen Energienetz auf, um die elektrische Maschine mit Antriebsenergie zu versorgen. Außerdem weist der Kran eine Batterie auf, die als Pufferspeicher zwischen den Stromanschluss und die elektrische Maschine geschaltet ist.
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Durch die Nutzung einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Kranauslegers bzw. wenigstens der Seilwinde ist - aufgrund des gegenüber einem Verbrennungsmotor meist leiserem Betriebsgeräuschs der elektrischen Maschine - ein vergleichsweise leiser sowie auch ein emissionsarmer Kranbetrieb ermöglicht. Die Batterie als Pufferspeicher ermöglicht dabei vorteilhafterweise, bei Nutzung der elektrischen Maschine auftretende Leistungsspitzen vorhalten (auch: „glätten“) zu können. Insbesondere kann also vorteilhafterweise aufgrund der Batterie die abrufbare Leistung gegenüber einer über den Stromanschluss aus dem Energienetz zur Verfügung stehenden oder nutzbaren Leistung zumindest für kurze Zeitspannen erhöht werden. Dies ist dahingehend vorteilhaft, da im üblichen Kranbetrieb Leistungsspitzen meist ohnehin nur für vergleichsweise kurze Zeitspannen auftreten, bspw. bei Betätigung der Seilwinde, beim Bewegen (insbesondere Drehen, optional auch beim Neigen oder bei gegebenenfalls auch möglicher Längenverstellung) der Kranauslegers. Da bei elektrischen Maschinen die nutzbare Leistung gegenüber der aus dem Netz zur Verfügung stehenden Leistung meist aufgrund einer sogenannten Anlaufstrombegrenzung reduziert ist, kann aufgrund der auf Baustellen zudem oft nur begrenzt zur Verfügung stehenden Anschlussleistung bereits bei vergleichsweise kleinen Kranen der Kranbetrieb signifikant beeinträchtigt, insbesondere die Arbeitsgeschwindigkeit des Kran auf ein für den Baustellenbetrieb nicht hinnehmbares Maß verlangsamt, werden.
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Bevorzugt sind die elektrische Maschine und auch die Batterie fest mit dem Kran verbunden.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Batterie dazu eingerichtet, für den bestimmungsgemäßen Kranbetrieb mit dem Energienetz verbunden zu sein. Anders ausgedrückt muss die Batterie im Kranbetrieb ständig mit dem Energienetz verbunden sein. Die Batterie ist also nicht für einen autarken, elektrischen Kranbetrieb eingerichtet und vorgesehen. Dadurch kann die Batterie wiederum möglichst klein gehalten werden, so dass Gewicht und/oder Bauraum eingespart werden kann. Alternativ ist die Batterie aber auch dazu eingerichtet, einen autarken Kranbetrieb zu ermöglichen, ist also entsprechend dimensioniert. Optional ist die Batterie nur für einen kurzzeitigen autarken Betrieb eingerichtet, der dazu dient, eine kurzzeitige Trennung vom Energienetz - bspw. aufgrund eines Standortwechsels des Krans - zu überbrücken.
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In einer zweckmäßigen Ausführung ist der Stromanschluss als 16 A- und/oder 32 A-Anschluss ausgelegt, vorzugsweise bei einer Spannung von 400 V. Vorzugsweise ist der Stromanschluss maximal als 32 A-Anschluss ausgelegt. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass an üblichen Baustellen meist nur 16 A- oder 32 A-Netzanschlüsse vorhanden sind. 63 A-Anschlüsse sind dagegen üblicherweise nur in Industrieanlagen vorhanden, in denen der Einsatz insbesondere von Mobilkranen eher selten ist. Dadurch wird also die Flexibilität des Krans erhalten, da sein Einsatz nicht auf Baustellen mit hoher Anschlussleistung (bspw. die bei einem 63 A- und 400 V-Anschluss vorliegenden 43,6 kW) begrenzt ist.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Batterie dazu eingerichtet, temporär (also nicht durchgehend) eine Leistung an die elektrische Maschine bereitzustellen, die der Leistung eines für einen Kranbetrieb, insbesondere eines Oberwagenbetriebs des Mobilkrans, vorgesehenen Verbrennungsmotors (meist ein Dieselmotor) eines Krans einer vergleichbaren (vorzugsweise derselben) Kranklasse entspricht. Bei einem Kran einer Kranklasse zwischen 100 bis 150 Tonnen liegt diese Leistung etwa bei 80 bis 130 kW. Bei einer derartigen Auslegung der Batterie können Leistungsspitzen, die insbesondere beim Anlauf der elektrischen Maschine kurzzeitig auftreten können, effektiv „abgefangen“ werden, ohne dass das Energienetz oder zumindest der Netzanschluss überlastet wird.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Batterie - insbesondere eine einen Ladezustand der Batterie steuernde Ladevorrichtung des Krans (auch: „Ladeelektronik“) - dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Kranbetrieb kontinuierlich Energie aus dem Energienetz zu beziehen, vorzugsweise zumindest solange die Batterie nicht vollständig geladen ist. Vorzugsweise ist die Batterie dazu eingerichtet, zum ständigen Laden aus dem Energienetz die maximal zur Verfügung stehende Anschlussleistung zu beziehen. Alternativ ist die Batterie bzw. die Ladevorrichtung dazu eingerichtet, einen gegenüber der Anschlussleistung beliebig verringerten Ladeleistungswert, bspw. 8 kW, zu beziehen. In ersterem Fall sind vorteilafterweise auch Zeitspannen, in denen im Kranbetrieb eine vergleichsweise hohe Leistung abgerufen wird (anders ausgedrückt der Kranbetrieb mit vergleichsweise wenig Leerlaufzeiten, bspw. von weniger als 75 % der Betriebsdauer, erfolgt), vergleichsweise verlässlich durch die Batterie abgepuffert, da aufgrund der möglichst hohen Ladeleistung die Batterie ständig auf einem möglichst vollen Ladezustand gehalten werden kann. Eine geringere Ladeleistung kann dagegen batterieschonender sein, allerdings mit dem Risiko verbunden, dass bei geringem Leerlaufanteil im Kranbetrieb die Batterie aufgrund eines zu geringen Ladezustands ihre Pufferfunktion nicht mehr ausüben kann und der Kranbetrieb, insbesondere die Arbeitsgeschwindigkeit eingeschränkt wird.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Batterie - insbesondere bezogen auf einen Kran der Kranklasse von 100 t - eine Kapazität von 25 kWh und eine maximale Abgabeleistung von 80 kW auf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die elektrische Maschine zum Antrieb einer Hydraulikpumpe für wenigstens zwei, vorzugsweise vier oder mehr hydraulische Abnehmer eingerichtet. Dadurch kann das vorstehend beschriebene System aus elektrischer Maschine und Batterie besonders einfach in bestehende Krankonzepte eingebunden werden, nämlich insbesondere indem ein bisherig vorhandener Verbrennungsmotor durch dieses System ersetzt wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die vorstehend beschriebenen Komponenten, d. h. insbesondere Seilwinde, Dreh- und Wippwerke sowie gegebenenfalls Teleskopierwerke, rein elektrisch auszugestalten, d. h. insbesondere jeweils einen elektrischen Antrieb vorzusehen.
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In einer vorzugsweisen Ausführung, in der der Kran einen Mobilkran darstellt, ist die Kranbasis durch ein Selbstfahrgestell (auch als „Unterwagen“ bezeichnet) gebildet. Das Selbstfahrgestell weist hierbei einen Verbrennungsmotor für den Fahrbetrieb auf. In diesem Fall ist die elektrische Maschine ausschließlich für den Kranbetrieb, insbesondere für den Betrieb des Kranoberwagens inkl. der daran gekoppelten Elemente oder Komponenten, eingerichtet und vorgesehen.
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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 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer schematischer Perspektivansicht einen Mobilkran im bestimmungsgemäßen Kranbetrieb, und
- 2 in einer schematischen Blockdarstellung ein Antriebskonzept des Mobilkrans.
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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 Kran, konkret ein Mobilkran 1 dargestellt. Der Mobilkran 1 weist einen Unterwagen 2, umfassend ein Fahrgestell, sowie einen gegenüber diesem (mittels eines nicht dargestellten Drehwerks) drehbar angeordneten Oberwagen 4 auf. An dem Oberwagen 4 ist ein Kranausleger 6 des Mobilkrans 1 zwischen einer horizontal und einer zumindest nahezu vertikal ausgerichteten Stellung (s. 1) mittels eines „Wippzylinders“ 8 wippbar angelenkt. Der Kranausleger 6 weist außerdem mehrere Auslegersegmente 10 auf, die ineinander teleskopierbar angeordnet sind. Der Mobilkran 1 weist außerdem eine Wippspitze 12 (auch: „Auslegerspitze“) auf, die beweglich an einem Auslegerkopf 14 des letzten (oder auch kleinsten) Auslegersegments 10 angeordnet ist. Zur Verstellung (d. h. zum Wippen) dieser Wippspitze 12 ist diese mittels einer Verstellverseilung 16 am Oberwagen 4 abgespannt. Die Verstellverseilung 16 weist dabei einen Flaschenzug auf, der durch eine mit der Wippspitze 12 gekoppelte Verstellflasche 18 und einen am Oberwagen 4 angeordneten „Rollenkorb“ 20 gebildet ist. Außerdem weist die Verstellverseilung 16 eine Seilwindenanordnung 22 auf. Außerdem weist der Mobilkran 1 eine in 1 nicht näher dargestellte Hauptseilwinde auf, die zum Heben und Senken, d. h. zum Auf- und Abspulen eines Hauptseils 24 eingerichtet ist. Das Hauptseil 24 dient zum Aufnehmen und Bewegen von Lasten.
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Für Verbringungsfahrten des Mobilkrans 1 von und zu Baustellen weist dieser einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor auf. Für den Kranbetrieb, d. h. zum Bewegen des Kranauslegers 6 mittels des Wippzylinders 8, zum Teleskopieren, zum Bedienen der Hauptseilwinde und/oder der Verstellverseilung 16 mittels deren Seilwindenanordnung 22, weist der Mobilkran 1 eine elektrische Maschine, konkret einen Elektromotor 30 (s. 2) auf. Dieser Elektromotor 30 ist kraftübertagungstechnisch mit einer Hydraulikpumpe 32 zur Versorgung der vorstehend genannten, zum Kranbetrieb erforderlichen und hydraulisch betriebenen Komponenten (z. B. des Wippzylinders 8, der Hauptseilwinde, der Seilwindenanordnung 22, eines nicht dargestellten Teleskopierzylinders, des Drehwerks etc.) mit druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit gekoppelt.
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Zur Energieversorgung des Elektromotors 30 weist der Mobilkran 1 einen Stromanschluss 34 zur Verbindung des Elektromotors 30 mit einem lokalen Energienetz, insbesondere mittels eines lokal vorhandenen Netzanschlusses (hier schematisch als ein Stecker 36 dargestellt) auf. Da beim „Start“ des Elektromotors 30 meist ein vergleichsweise hoher Strom („Anlaufstrom“) auftritt, kann der Elektromotor 30 die über den Stecker 36 zur Verfügung gestellte Anschlussleistung für die Bewegung des Mobilkrans 1 nicht voll ausschöpfen. Um die Leistungsspitzen im Zeitraum des hohen Anlaufstroms sowie auch für Zeitspannen, in denen für die Kranbewegung vergleichsweise viel Leistung erforderlich ist, „glätten“, konkret ausreichend Leistung für den Elektromotor 30 bereitstellen, zu können, ist zwischen den Stromanschluss 34 und den Elektromotor 30 eine Batterie 38 geschaltet.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stromanschluss 34 als 32 A-Anschluss für 400 V Spannung ausgebildet, denn derart abgesicherte Netzanschlüsse sind auf Baustellen üblicherweise vorhanden. Allerdings reichen die (für Dreiphasenwechselstrom) bei einem derartigen Netzanschluss vorliegenden etwa 22,2 kW Anschlussleistung nicht aus, um den Kran mit akzeptablen Geschwindigkeiten zu bewegen. Zum Betrieb der Seilwinde, eines Teleskopierwerks (bspw. eines Teleskopierzylinders) und/oder des Wippzylinders 8 sind regelmäßig höhere Leistungen erforderlich. Bei einem Kran der 100 t-Kranklasse werden hierzu beispielsweise etwa 80 kW benötigt.
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Die Batterie 38 ist deshalb dazu eingerichtet und vorgesehen, zumindest für kurze Zeitspannen, die den Zeitspannen der Leistungsspitzen im üblichen Kranbetrieb entsprechen, ausreichend elektrische Leistung bereitzustellen. Dazu ist die Batterie 38 dazu eingerichtet, über eine Steuervorrichtung (oder: Ladeelektronik 40) im laufenden Kranbetrieb ständig Leistung zum Laden über den Stromanschluss 34 zu beziehen. Dadurch wird die Batterie 38 ständig auf einem hohen „Füllstand“ oder „Ladelevel“ gehalten, so dass im Bedarfsfall ausreichend Leistung abgerufen werden kann.
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Die Batterie 38 weist z. B. bei einem Kran der 100 t-Kranklasse eine (Nenn-) Kapazität von etwa 25 kWh auf.
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In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist der Mobilkran 1 einen zweiten, nicht dargestellten Stromanschluss in Form eines 16 A-Anschlusses für 400 V auf. Die Ladeelektronik 40 ist in diesem Fall dazu eingerichtet, die zum Laden aufgenommene Leistung an die zur Verfügung gestellte Anschlussleistung anzupassen und die Batterie 38 in jedem Fall mit zumindest annähernd der zur Verfügung gestellten Anschlussleistung zu laden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mobilkran
- 2
- Unterwagen
- 4
- Oberwagen
- 6
- Kranausleger
- 8
- Wippzylinder
- 10
- Auslegersegment
- 12
- Wippspitze
- 14
- Auslegerkopf
- 16
- Verstellverseilung
- 18
- Verstellflasche
- 20
- Rollenkorb
- 22
- Seilwindenanordnung
- 24
- Hauptseil
- 30
- Elektromotor
- 32
- Hydraulikpumpe
- 34
- Stromanschluss
- 36
- Stecker
- 38
- Batterie
- 40
- Ladeelektronik
