DE202011107692U1

DE202011107692U1 - Kontaktsteuerung

Info

Publication number: DE202011107692U1
Application number: DE201120107692
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2021-09-16

Abstract

Eine Kontaktsteuerung zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Stromversorgung durch direkten elektrischen Kontakt mindestens eines ausklappbaren mit mehreren Kontaktbahnen ausgeführten Kontaktelements, welches auch reihenartig in eine Fahrbahn angeordnet sein kann, auf das zur Kontaktgabe ein darüber positionierbaren und absenkbaren Strombügel positioniert und abgesenkt wird, um und so elektrischen Strom zu verfahrbaren Konstruktionen, Anlagen und Fahrzeugen zu leiten.

Description

1. Allgemeines
Bewegliche Maschinenanlagen bedürfen heutzutage eine starke und leistungsfähige Stromversorgung, die verlustarm elektrischen Strom im Leistungsbereich über 10 KW zu liefern hat. Dabei sollte die Energieübertragung ohne Kabel, also betriebssicher und servicefreundlich, erfolgen. Bekannte Lösungen zur berührungslosen induktiven Energieübertragung wie beschrieben in EP 1337001 oder EP 000000666804B1 erlauben nur einen ungenügenden Wirkungsgrad und sind in der Herstellung sehr kostenintensiv. Die nach VDE DIN EN 6185121 für Musteranwendungen eingesetzte konduktive Ladetechnik kann nur als billige Übergangslösung betrachtet werden, weil Sie nicht den heutigen technischen Möglichkeiten im Hinblick auf eine Automatisierung entspricht.
Mit der Erfindung Kontaktsteuerung lässt sich eine große Leistung temporär und dauerhaft auf eine stehende oder fahrende Maschinenanlage bzw. Kran oder Fahrzeug ohne Verluste übertragen. Die Konstruktion erlaubt in einer einphasigen- oder auch dreiphasigen- Ausführung die Übertragung eines Gleich- oder Wechselstromes auf ein stehendes oder mit einer kleineren Geschwindigkeit sich bewegendes Objekt. Dabei wird der Strom mit hoher Kontaktsicherheit von in einer Fahrbahn integrierten Kontaktelementen 8/9 durch einen bügelartigen Kontakt zur Versorgung für einen Antrieb oder Energiespeicher der Fahrzeugkonstruktion übertragen.
Da Kontaktelemente bzw. Strombügel betriebsmäßig zeitweise unter Spannung gesetzt werden, sind diese Elemente mechanisch durch einen entsprechenden Berührungsschutz gemäß VDE 0470 Teil 1 DIN EN 60529, vor unbefugter Berührung geschützt. Erfolgt betriebsmäßig kein Stromfluss, sind die Kontaktelemente nicht erreichbar weggeklappt. Dafür ist ein redundantes Steuerungssystem vorhanden.
Ein sensorgesteuertes Sicherheitssystem erlaubt nur Berechtigten d. h. Objekten oder Fahrzeugkonstruktionen bei entsprechender Kennung eine Stromentnahme. Nur wenn Berechtigte d. h. durch elektronische Identifizierung erkannte Objekte im Bereich der in eine Fahrbahn eingelassenen Kontaktelemente vorhanden sind oder einfahren wird ein Betriebsregime gestartet, nachdem Elemente des Systems unter Spannung gesetzt werden.
2. Ausführung
Eine Kontaktsteuerung versorgt eine Fahrzeugkonstruktion (2) mit Rädern (3), ausgestattet mit Strombügel (14), welcher entweder unterhalb oder auch vor bzw. hinter der Fahrzeugkonstruktion angeordnet ist, mit elektrischen Strom. Der Strombügel ist unterhalb einer Berührungsschutzkappe (4) montiert und kann dort vertikal oder horizontal durch einen Antrieb (18) verfahren werden, sodass der Strombügel (14) über die Stromnase (13) positioniert werden kann um dann gegen die Stromnase abgesenkt zu werden.
Strombügel und Stromnase sind mit jeweils 2 oder mehr Kontaktbahnen ausgestattet, sodass ein verfahren des Strombügels, in dem das Fahrzeug gefahren wird, auf den in einer Reihe ausgerichtete n Kontaktelementen möglich ist ohne das die Stromdurchleitung unterbrochen wird. Dies ist jedoch nur möglich wenn die Kontaktelemente (9) in ausgeklappter Position gefahren wurden Wenn kein Bedarf zur Stromübertragung auf ein Fahrzeug vorhanden ist oder kein Fahrzeug auf der Fahrbahn sich befindet sind die Kontaktelemente (8) nach unten geklappt und Spannungsfrei geschaltet. Wenn ein Fahrzeug elektrischen Strom zum Antrieb oder zum Laden eines Energiespeichers benötigt muss das Fahrzeug so gefahren werden, dass sich etwa die Mitte des Fahrzeuges über die in Reihe oder Einzeln in einer Fahrbahn angeordneten Kontaktelemente befindet. Zur Unterstützung der Fahrzeuglenkung werden Signale von dem Steuerrechner des Systems an den Fahrzeuglenker bzw. Fahrzeuglenkung gegeben. Durch die am Fahrzeug angebrachten weitreichenden RFID Sensoren (24) werden in Abhängigkeit von dem Sensor (21), d. h. der Lage der Kontaktelemente (8/9), durch den Steuerrechner (22) Steuerungsfunktionen für das Fahrzeug und der unter dem Fahrzeug angeordneten Berührungsschutzkappe eingeleitet. Das heisst der Steuerrechner (22) steuert in Abhängigkeit von der realen Position des Fahrzeuges die unter dem Fahrzeug angeordnete Berührungsschutzkappe so das die Kontaktelemente sich unter der Berührungsschutzkappe (4) befinden. Dazu wird der Antrieb (5) aktiviert, sodass die Berührungsschutzkappe auf die Fahrbahn (1) bzw. lagerichtig zu den Kontaktelementen abgesenkt wird, bis die Distanzräder (7) und der Schutzgummi (6) die Fahrbahn berühren. Nachdem die Berührungschutzkappe auf der Fahrbahn positioniert ist werden die darunter befindlichen Kontaktelemente (8/9) um ihren Drehpunkt (10) durch ihren jeweiligen Antrieb (11) in Arbeitsposition gefahren sodass die Stromnase (13) nach oben gerichtet ist. Durch die Signale des Sensors (16) bezogen auf den Sensor (20) wird nun über den Steuerrechner der Antrieb (18) des Strombalkens (17) so aktiviert, das der Strombügel (14) genau über die Stromnase positioniert wird, sodass dann durch den gleichen Antrieb der Strombügel auf die Stromnase abgesenkt werden kann. Ein Winkelkorrektor (15) dient dabei der richtigen Ausrichtung. Zur Minimierung des Übergangswiderstandes zwischen Stromnase und Strombügel sind Kontaktbahnen (12) in beiden Elementen integriert.
Erst durch Signalgabe des Steuerrechner erfolgt die Einschaltung der Einspeisung für das oder die Kontaktelemente welche sich unter der Berührungsschutzkappe befinden, d. h. erst ab diesem Moment stehen die für die Stromleitung erforderlichen Elemente unter Spannung. Gelangt durch Bewegung des Fahrzeuges ein Kontaktelement bzw. die Stromnase aus den Kontaktbereich des Strombügels so wird das Kontaktelement (8/9) abgeschaltet und in Ruheposition geschwenkt (gedreht). Eine Schutzwand (19) dient hier dem zusätzlichen Berührungsschutz.
Das heißt bei dem Entlangfahren über eine Anordnung von in Reihe montierten und geschalteten Kontaktelementen (8/9) wechseln diese entsprechend der Geschwindigkeit der Fahrzeugkonstruktion ihre Positionen. Der Steuerrechner (22) steuert dabei über den Antrieb (5) die Position der Berührungsschutzkappe (4). Zum Schutz vor groben Hindernissen befindet sich im Frontalbereich der Berührungsschutzkappe (4) ein weiterer Sensor (23), der ein Hochfahren der Berührungsschutzkappe oder ein Stopp des Fahrzeuges bewirkt. Für die Ein Sensor (21) dient der Erfassung des Fahrzeuges zwecks Berechtigung und Abrechnung, wenn die Stromeinspeisung genutzt werden soll. Nur wenn eine bestimmte Kennung identifiziert wird, die in einem zentralen Rechner hinterlegt ist, kann eine Steuerung zur Stromaufnahme über die Kontaktelemente eingeleitet werden. Erst in diesem Falle würden die Kontaktelemente in die Position zur Stromentnahme gedreht werden.
Bei Havarien, Manipulationen oder Fehlfunktionen von Elementen schaltet der Steuerrechner über Funk die Einspeisung der Kontaktelemente ab. Als zusätzlicher Schutz wird elektrisch die Einspeisung der Kontaktelemente mit einer Fehlerstromüberwachung (FI) überwacht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1337001 [0001]
EP 000000666804 B1 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

VDE DIN EN 6185121 [0001]
VDE 0470 Teil 1 DIN EN 60529 [0003]

Claims

Eine Kontaktsteuerung zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Stromversorgung durch direkten elektrischen Kontakt mindestens eines ausklappbaren mit mehreren Kontaktbahnen ausgeführten Kontaktelements, welches auch reihenartig in eine Fahrbahn angeordnet sein kann, auf das zur Kontaktgabe ein darüber positionierbaren und absenkbaren Strombügel positioniert und abgesenkt wird, um und so elektrischen Strom zu verfahrbaren Konstruktionen, Anlagen und Fahrzeugen zu leiten.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 1 ist gekennzeichnet dadurch, das eine oder mehrreihig angeordnete Kontaktbahnen vorhanden sind, zur Energieübertragung auf eine Fahrzeugkonstruktion oder bewegliche Objekte unter Spannung gesetzt und so von elektrischen Strom durchflossen wird.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 2 ist gekennzeichnet dadurch, das ein Steuerrechner mit Stromschalter vorhanden ist der eine Unterspannungssetzung von Kontaktelemente so steuert das für diese Kontaktflächen und das Gesamtsystem ein Berührungsschutz besteht der den DIN/VDE-Normen entspricht.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass Fahrbahnsensoren vorhanden sind, die unbefugte Objekte im Bereich der Fahrbahn identifizieren und eine Sicherheitsabschaltung bewirken.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, das ein Antrieb vorhanden ist, der nur im Betriebszustand Kontaktelemente mit Kontaktbahnen in eine Position dreht so dass eine elektrische Spannung abgenommen werden kann.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, das in Kontaktflächen Magnete oder Federn vorhanden sind die stromleitende Kontaktflächen eines Strombügel anziehen und damit den Übergangswiderstand reduzieren.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, das Kontaktelemente vorhanden sind, die über mindestens 2 parallelverlaufende Kontaktbahnflächen verfügen, die unterschiedliches elektrisches Potential besitzen.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass über Sensoren und einen Steuerrechner an einer Fahrzeugkonstruktion, eine elektrisch in 2 oder 3 Achsen steuerbare mechanische Berührungsschutzkappe vorhanden ist.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerrechner zur Identifikation von Nutzern vorhanden ist und Daten zur Abrechnung einer Stromentnahme ausgibt.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerrechner zur Identifikation von Nutzern vorhanden ist und Daten zur Abrechnung einer Stromentnahme ausgibt.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, das ein Strombalken mit einen Antrieb und Winkelkorrektor vorhanden ist, der elektrische Kontakte genau positionieren kann.
Eine Kontaktsteuerung nach Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet das Steuerrechner und Sensoren vorhanden sind, die auch Steuersignale zur Lenkung einer Fahrzeugkonstruktion abgeben welche sich im Bereich von Kontaktelementen befindet, sodass eine Energieübertragung erfolgen kann.