DE1788182A1 - Kraftfahrzeug mit kippbarem behaelter - Google Patents

Kraftfahrzeug mit kippbarem behaelter

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Description

Dr.Ing. Hermann Klaue
1 33, av. du Casino R 506/1 T 7Q 8 1 8 2
CH-1820 Montreux
Kraftfahrzeug mit kippbarem Behälter
Kraftfahrzeuge mit kippbarem Behälter, bei denen der Behälter zum Entleeren nach hinten gekippt wird, sogenannte Muldenkipper, werden bei grossen Bauvorhaben verwendet. Bisher werden hierfür Fahrzeuge zur Verfügung gestellt, deren wesentliche Elemente aus dem Lastkraftwagenbau entstanden sind. Sie werden mechanisch angetrieben; das Verhältnis von Nutz- und Eigenmasse ist dadurch sehr ungünstig.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, ein Kraftfahrzeug mit _t kippbarem Behälter zu schaffen, bei dem das Verhältnis von Nutz- zu Eigenmasse auf rund das Doppelte der bisher erzielten Werte vergrössert werden kann.
Erfindungsgemäss werden bei dem mit vier angetriebenen Radpaaren ausgerüsteten Kraftfahrzeug zum Antrieb der Radpaare an den die Radpaare tragenden Kurbeln Elektromotoren angeordnet, deren Strom von einerjunter dem kippbaren Behälter am Fahrzeugrahmen aufgehängten, aus einer Gasturbine und einem Elektrogenerator bestehenden*Krafteinheit geliefert wird,
Erfindungsgemäss ist die aus Verbrennungsturbine und Elektrogenerator bestehende Krafteinheit derart am Fahrzeugrahmen angeordnet, dass das Frischgas unterhalb des vorderen Teils des nach vorn ansteigenden Bodens des kippbaren Behälters zugeführt wird und die Abgase annähernd in Fahrzeugmitte in Richtung auf den Behälterboden aus der Turbine austreten. Die der Turbine zugeführten Frischgase werden in weiterer Ausbildung der Ei*£indung über den zylindrischen Aussenmantel des Elektro-
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generators hinweg angesaugt, kühlen dadurch den Generator und nützen die dort entstehende Verlustleistung durch Aufheizung des Frischgases zum Teil aus.
Mit einem Fahrzeug, das erfindungsgemäss ausgebildet ist, können beispielsweise folgende Werte erzielt werden:
Fahrzeugeigengewicht 40 t, Nutzlast 110 t, Einwellenturbine 1.200 PS mit Drehstromgenerator der gleichen Leistung, vier regelbare Asynchron-Drehstrommotoren von je 300 PS. Bei einer Gasturbine der angegebenen Leistung kann mit einem Leistungsgewicht von 0,15 kp/PS, bei dem Drehstromgenerator, den Asynchronmotoren und den Steuereinrichtungen mit je 0,6 kp/PS gerechnet werden. Dabei ist vorausgesetzt, dass eine Generator- und Motordrehzahl 10.000 /min gewählt ist. Es ergibt sich dann eine Masse des gesamten Antriebs von 2.340 kp. Vergleichsweise wiegt ein Dieselmotor von 1.200 PS allein rund 5.000 kp, das entsprechende hydrokinetische Getriebe und die Achsantriebe dazu gerechnet, ist die Gesamtmasse einer konventionellen Antriebsanlage 4 bis 6-mal so gross.
Bei einer Einwellengasturbine ohne Rekuperator kann bei 80 1001 Belastung mit einem Verbrauch von 210 - 230 g/PS gerechnet werden, wenn mit einer Gastemperatur von 1.300 C gearbeitet wird. Je höher die Gastemperatur gewählt wird - es laufen neue Entwicklungen für 1.400 - 1.500° C Gastemperatur -} desto günstigere Verbrauchswerte können erzielt werden. Wird sowohl für den Generator wie für die Elektromotoren der heute bereits überschrittene Wirkungsgrad von 85% angenommen, so ergibt sich ein gesamt·^ von 201. Ein Dieselmotor hat einen Wirkungsgrad von 301. Bei einem homokinetischen Wandler muss mit einem Wirkungsgrad unter Berücksichtigung aller Uebertragungsteile von 70% gerechnet werden, so dass sich hierfür ein gesamt-» von 211 ergibt. Die Wirkungsgrade der verglichenen Antriebe liegen also in der gleichen Grössenordnung und können
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bei Dieselmotoren nicht wesentlich verbessert werden, dagegen - wie schon erwähnt - bei Turbinen, sobald es gelingt, unter Verwendung von neuen Werkstoffen mit höheren Gastemperaturen zu fahren. Wesentlich ist, dass bei annähernd gleichem Wirkungsgrad bei Turbinen-Elektroantrieb die Masse für die Antriebsgeräte auf rund 1/4 bis 1/6 reduziert werden kann, was den Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs verbessert und das Fahrzeug ausserdem verbilligt.
Ein Verbrennungsturbinen-Hydrostatik-Antrieb lohnt sich nicht, weil es keine Hydrostatikpumpen und -motoren des?heute elektrisch bereits beherrschten,hohen Drehzahlbereiches gibt. Die entsprechenden Eigenmasse-Werte für Dieselmotor-Hydrostatikantriebe liegen über denen mit Hydrokinetikantrieb.
Bei der erfindungsgemässen Lösung kommen als Vorteile gegenüber den bisher bekannten Fahrzeugen neben Wirkungsgrad- und Aufwandsverbesserungen die fahrtechnischen Verbesserungen hinzu- Das Fahrzeug kann praktisch auf der Stelle wenden, die Antriebshyperbel ist realisiert, und es kann mit Volleistung reversiert werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1, 2, 3 zeigen das Fahrzeug in drei Ansichten. Dabei ist in Fig. 3 der Uebersichtlichkeit halber der Fahrzeugbehälter fortgelassen. In Fig. 4 ist die Turbinengenerator-Anlage schematisch im Schnitt und in Fig. 5 ein Radpaarantrieb ebenfalls schematisch im Schnitt dargestellt. In den Abbildungen ist mit 1 der Behälter bezeichnet. 2, 3, 4, 5 sind die paarweise zusammengefassten, lenkbaren, angetriebenen Vorderräder; 6, 7, 8, 9 sind die ebenfalls paarweise eine Antriebseinheit* bildenden Hinterräder des Fahrzeugs. 10 ist die beim Lenken nach beiden Seiten mit schwenkende Fahrerkabine. Der
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Fahrzeugrahmen 11, der in der vorderen Hälfte ansteigend ausgebildet ist, trägt vorn die beiden Drehschemel 12 und 13, an deren gegabelten, die Räder umfassenden Fortsätzen 12 und 13 die federnd abgestützten Längskurbeln 14 und 15 mit den Elektromotoren 16 und 17 aufgehängt sind. Das hintere Ende des Rahmens nimmt an seinen gegabelten Längsträgerenden die gleich ausgebildeten, ebenfalls abgefederten Längskurbeln 18 und 19 mit den Elektromotoren 20 und 21 auf. Die Federung ist nicht dargestellt, sie kann beispielsweise als Hydraulik-Kompressions-Federung ausgebildet sein. In der Mitte des Rahmens ist mit Luftzufuhr von schräg oben die Turbine 22 mit dem Generator 23 aufgehängt. Die Abgase strömen bei 24 gegen den Behälterboden. Der Behälter liegt in seiner vorderen Hälfte auf den Rahmenlängsträgern auf und ist schwenkbar am Rahmenrohr 25 gelagert. Zum Leeren wird der Behälter über Hydraulik-Teleskop- oder Elektromotor-Spindel-Betätigungen 26 und 27 nach hinten gekippt. Vom Kipp-Punkt ab wirkt die Hydraulik-Teleskop- bzw. Elektromotor-Spindelbetätigung zweckmässigerweise bremsend.
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In Fig. 4 ist mit 28 der Drehstromgenerator, mit -13 cf' ^ AntriebsweLIe bezeichnet. Die Antriebswelle steht mit dem Steg 30 eines Pl,anetengetriebes in Verbindung, dessen kinine Planetenräder 31 sich auf dem feststehenden Aussen-SOi nenrad 32 abstützen, während die grossen Planetenräder 33 von der Turbinenwelle 34 durch Zahnrad 35 angetrieben werden. Die Turbine besteht aus den Verdichterrädern 36, den Verbrennungskammern 37 und dem Turbinenrad 38. Die Verbrennungsluft wird zweckmässigerweise über ein Zyklonfilter durch den Ansaugstutzen 39 zugeführt. Pfeile 4o geben die? Strömungsrichtung der Luft an, die durch den Riti^kanal '+I den Generator umströmt und unter Ausnutzung de;-. Wärmeinhalts durch die Kompressor-Räder '}6 verdichtet in die Verbrennungskammer 37 geführt wird. Nach Durchströmen der Schaufeln des Turbinenrades 38 treten die Abgase . bei 42 aus.
In Fig.-5 ist eine Rad-Antriebseinheit veranschaulicht, die Räder 2 und 3 sind auf den Achsfortsätzen 43 und 44 gelagerl und werden über Vorgelege -Planetengetriebe 45, 46 durch Antriebswellen 47 und 48 vom Differenzial 49 aus durch das Kegelradpaar 50/5I angetrieben.
Die umlaufenden, geschlossenen Gehäuse der Scheibenbremsen 52 und 53 sind auf den nach aussen verlängerten Antriebswellen 47, 48 befestigt. Die zentrale Antriebswelle 54 ist im Kurbelrohr 55 gelagert und verbindet über das Planetengel riebe 56 den Antriebsmotor 57 mit dem Antriebskegelrad 50. Das Kurbelrohr 55 ist in der Federkurbel 58 derart schwenkbar gelagert, dass die Räder Bodenunebenheiten folgen, also eine Schwenkbewegung durchführen können, wodurch gleichzeitig die Rad-Aufhängungsteile kräftemässig entlastet werden. Die Federkurbel 58 besitzt zwei Zapfen 59 und 60, mit denen sie schwenkbar in den Fortsätzen 61, 62 des vorderen Achsschenkels gelagert ist.
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BAD ORIGINAL

Claims (3)

- 6 - R 506/1 P atent ansprüche
1) Kraftfahrzeug mit kippbarem Behälter, ausgerüstet mit vier angetriebenen Radpaaren, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Radpaare (2, 3; 4, 5; 6, 7; 8, 9) an den die Radpaare tragenden Kurbeln (14, 15, 18, 19) angeordnete Elektromotoren (16, 17, 20, 21) Verwendung finden, deren Strom von einer unter dem kippbaren Behälter (1) am Fahrzeugrahmen (11) aufgehängten, aus einer Gasturbine (22) und einem Elektrogenerator (28) bestehenden Krafteinheit geliefert wird.
2) Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die aus Turbine (22) und Generator (28) bestehende Krafteinheit derart im Fahrzeugrahmen (11) angeordnet ist, dass das Frischgas unterhalb des vorderen Teiles des nach vorn ansteigenden Bodens des kippbaren Behälters (1) zugeführt wird und die Abgase der Gasturbine (22) annähernd in Fahrzeugmitte in Richtung auf den untersten Bodenteil des Behälters (1) aus der Gasturbine (22) austreten.
3) kraftfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die von der Gasturbine (22) angesaugte Frischluft den Elektrogenerator (28) umströmt.
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