-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere für den Bergbau- oder Minenbetrieb, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Die Elektrifizierung von Baumaschinen für die Stück- und Schüttgutbewegung wird zunehmend ein relevantes Thema, insbesondere im Bereich des Berg- bzw. Tagebaus, wo gleichbleibende Transportstrecken mit möglichst hoher Frequenz befahren werden. Vor allem die dort eingesetzten Muldenkipper mit höchstem Ladevolumen, d.h. 100 t und mehr, werden überwiegend mit diesel-elektrischen Antrieben versehen, bei denen ein Verbrennungsmotor einen Generator antreibt, der wiederrum elektrische Energie an einen oder mehrere elektrische Fahrmotoren liefert.
-
Zur Reduzierung des Dieselverbrauchs sowie des CO2-Ausstoßes derartiger Baumaschinen ist es bekannt, geradlinige Fahrabschnitte mit einem Oberleitungssystem auszustatten, welches in der Regel zwei parallele stromführende Leitungen umfasst, und die Baumaschinen mit entsprechenden Stromabnehmern zu versehen, die bei Kontaktierung der Leitungen des Oberleitungssystems elektrische Energie abgreifen und den elektrischen Fahrmotoren zur Verfügung stellen. Dadurch lässt sich nicht nur der Dieselverbrauch reduzieren, sondern ggf. auch eine Leistungssteigerung erreichen bzw. die Fahrtdauer verringern.
-
Während konventionelle Stromabnehmervorrichtungen derartiger Baumaschinen meist als Pantographen ausgebildet sind und daher einen im Wesentlichen geradlinigen Streckenverlauf voraussetzen, wurde bereits vorgeschlagen, zwei stangenförmige und in vertikaler und/oder horizontaler Richtung aktiv verstellbare Stromabnehmer vorzusehen, um eine Verwendung eines Oberleitungssystems auch bei kurvigen Streckenverläufen zu ermöglichen, wie dies regelmäßig im Bergbau mit den typischen kurvigen Bergstraßen erforderlich ist.
-
Eine solche Lösung für eine Baumaschine sowie ein entsprechendes Oberleitungssystem mit speziellen Führungshilfen für die verstellbaren Stangenstromabnehmer ist aus der
DE 10 2019 126 557 A1 bekannt.
-
Die Verstellung der Stromabnehmer zwischen einer Arbeitsstellung, in der sie nach oben in Richtung Oberleitungssystem ragen und zu dessen Kontaktierung ausgerichtet sind, und einer Transportstellung, in der sie eingeklappt sind bzw. nicht nach oben abstehen, erfolgt typischerweise mittels Aktuatoren.
-
Während der Fahrt der Baumaschine im Oberleitungsbetrieb kann es zu Relativbewegungen zwischen den Stromabnehmern und den stromführenden Leitungen kommen, beispielsweise aufgrund von Kurven oder Unebenheiten in der Fahrbahn. Aus diesem Grund muss sichergestellt sein, dass diese Relativbewegungen ausgeglichen und die Stromabnehmer stets gegen die Leitungen gedrückt werden, damit der elektrische Kontakt nicht abbricht.
-
Die einfachste Lösung besteht darin, die Stromabnehmer mit entsprechenden Federn zu versehen, die diese permanent in Richtung Oberleitungssystem auslenken und gegen die Stromleitungen drücken. Die Aktuatoren müssten dann diese Federkraft überwinden, um die Stromabnehmer wieder in die Lagerstellung zu bewegen. Aufgrund der harschen Fahrbedingungen im Bereich des Berg- bzw. Tagebaus wirken auf die Stromabnehmer in der Lagerstellung und somit auf die Aktuatoren mitunter hohe Kräfte ein. Kommt es aufgrund dieser Belastungen zu einer Deformation oder gar zu einem Abknicken eines Bauteils des Aktuators, beispielsweise einer ein- und ausfahrbaren Stange, so besteht die Gefahr, dass der unter Federspannung stehende Stromabnehmer unkontrolliert nach oben schnellt und im schlimmsten Fall das Oberleitungssystem beschädigt oder gar eine Leitung abreißt.
-
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Problematik zu überwinden und auf insbesondere konstruktiv einfache Weise die Gefahr einer Beschädigung des Oberleitungssystems durch sich unkontrolliert bewegende Stromabnehmer zu beseitigen.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
-
Demnach wird eine Baumaschine vorgeschlagen, insbesondere für den Bergbau- oder Minenbetrieb, welche einen elektrischen Fahrantrieb und mindestens einen Stromabnehmer aufweist. Zur elektrischen Versorgung des Fahrantriebs lässt sich über den mindestens einen Stromabnehmer eine elektrische Verbindung des Fahrantriebs mit einem externen Oberleitungssystem, insbesondere einer stromführenden Leitung eines Oberleitungssystems, herstellen. Dies ermöglicht einen rein elektrischen Fahrbetrieb der Baumaschine.
-
Um den Kontakt zum Oberleitungssystem herzustellen, lässt sich der Stromabnehmer von einer Lagerstellung in eine Arbeitsstellung bewegen und umgekehrt. Die Arbeitsstellung kennzeichnet sich dadurch aus, dass eine Kontaktierung des Oberleitungssystems erfolgt oder zumindest möglich ist. Insbesondere steht der mindestens eine Stromabnehmer in der Arbeitsstellung nach oben von der Baumaschine ab, sodass eine sich oberhalb einer Fahrstrecke bzw. Fahrbahn der Baumaschine befindliche Leitung kontaktiert werden kann. Die Lagerstellung ist dagegen dadurch gekennzeichnet, dass kein Kontakt mit dem Oberleitungssystem möglich ist. Insbesondere steht der mindestens eine Stromabnehmer hier nicht nach oben von der Baumaschine ab. Beispielsweise kann sich der Stromabnehmer in der Lagerstellung in einer im Wesentlichen horizontalen oder leicht schrägen Lage befinden.
-
Erfindungsgemäß ist der Stromabnehmer mittels eines Aktuators von der Arbeitsstellung in die Lagerstellung bewegbar. Dabei wird die für diese Bewegung benötigte Kraft wird vorzugsweise im Wesentlichen durch besagten Aktuator aufgebracht. Die Kraft für die umgekehrte Bewegung von der Lagerstellung in die Arbeitsstellung wird dagegen zumindest teilweise und vorzugsweise im Wesentlichen von einem Federelement aufgebracht, welches entsprechend direkt oder indirekt auf den mindestens einen Stromabnehmer einwirkt.
-
Idealerweise muss also durch den Aktuator für die Bewegung von der Lager- in die Arbeitsstellung keine oder nur eine geringe Kraft aufgewandt werden, sondern diese Bewegung erfolgt aufgrund der Kraft des Federelements. Diese Kraft kann vorteilhafterweise gleichzeitig dazu verwendet werden, den Stromabnehmer während des Oberleitungsbetriebs von unten permanent gegen die entsprechende Leitung zu drücken. Um den Stromabnehmer wieder in die Lagerstellung zu bewegen, muss eine entsprechende Kraft durch den Aktuator aufgebracht werden, die die entgegenstehende Kraft des Federelements überwindet.
-
Damit nun bei einem fehlerhaften Betrieb wie z.B. einem Defekt des Aktuators keine unkontrollierte Bewegung des unter Federspannung stehenden Stromabnehmers aus der Lagerstellung heraus erfolgen kann, ist erfindungsgemäß eine Sicherheitsvorrichtung vorgesehen, die in einem solchen Fall eine Relativbewegung zwischen dem Aktuator und dem Stromabnehmer mechanisch begrenzt. Bei besagter Relativbewegung kann es sich um eine Bewegung des Aktuators quer zur Längsachse des Stromabnehmers handeln. Eine solche Bewegung kann beispielsweise dann vorkommen, wenn sich ein Element, z.B. eine ein- und ausfahrbare Stange, des Aktuators aufgrund einer zu hohen Krafteinwirkung oder verschleißbedingt verbiegt oder abknickt.
-
Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung verhindert, dass in einem solchen Fehlerfall der Stromabnehmer aus der Lagerstellung heraus nach oben schnellt und im schlimmsten Fall das Oberleitungssystem beschädigt oder gar eine Leitung abreißt. Im Fehlerfall wird der Stromabnehmer durch die Sicherheitsvorrichtung in einer unkritischen Position gehalten, sodass die Baumaschine aus dem Oberleitungsbereich entfernt und der defekte Aktuator gefahrlos ausgetauscht oder repariert werden kann.
-
In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Baumaschine zwei Stromabnehmer aufweist, die vorzugsweise unabhängig voneinander bewegbar sind. Insbesondere ist jedem der Stromabnehmer ein Aktuator zugeordnet, sodass er von der Lager- in die Arbeitsstellung bewegbar ist und umgekehrt.
-
Das Oberleitungssystem umfasst dementsprechend vorzugsweise zwei nebeneinander verlaufende, stromführende Leitung, die im Oberleitungsbetrieb von je einem der Stromabnehmer der Baumaschine kontaktiert werden.
-
Wenn im Folgenden von „dem Stromabnehmer“ im Singular die Rede ist, ist auch immer der Fall zweier Stromabnehmer umfasst.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Stromabnehmer als Polstange mit einem Stromabnehmerkopf ausgebildet ist, welcher gegen eine stromführende Leitung des Oberleitungssystems drückbar ist. Der Stromabnehmerkopf kann als Schleifschuh ausgebildet sein, wobei auch andere Kontaktierungsmittel, beispielsweise Ausführungen mit einer Rolle, denkbar sind.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Aktuator eine ein- und ausfahrbare Stange aufweist und ein fehlerhafter Betrieb des Aktuators ein Deformieren, insbesondere Abknicken oder Brechen, der Stange umfasst. Durch ein solches Abknicken oder Brechen bestünde die Gefahr, dass aufgrund des auf den Stromabnehmer einwirkenden Federelements dieser unkontrolliert in die Höhe schnellt. Dies wird durch die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung verhindert.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Aktuator ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Aktuator ist. Aufgrund der im Bereich des Berg- bzw. Tagebaus typischerweise vorherrschenden staubigen Umgebung, ist der Einsatz von elektrischen Aktuatoren bevorzugt. Da diese häufig weniger robust aufgebaut sind als beispielsweise pneumatische Aktuatoren, ist auch die Gefahr einer Beschädigung aufgrund der hohen in der Lagerstellung auf den mindestens einen Stromabnehmer einwirkenden Kräfte, die sich auf den zugeordneten Aktuator übertragen, erhöht.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Stromabnehmer um eine horizontale erste Achse von der Lagerstellung in die Arbeitsstellung und umgekehrt schwenkbar ist. Vorzugsweise ist der mindestens eine Stromabnehmer zusätzlich um eine zweite Achse schwenkbar gelagert, welche insbesondere vertikal ausgerichtet ist. Allerdings sind prinzipiell auch von der Vertikalen abweichende bzw. schrägstehende Schwenkachsen denkbar.
-
Durch die Verstellmöglichkeit des mindestens einen Stromabnehmers um zwei Achsen bzw. eignet sich die Baumaschine besonders gut für einen Oberleitungsbetrieb mit kurvigem Verlauf der Leitung(en).
-
Vorzugsweise ist der mindestens eine Stromabnehmer aktiv um beide Achsen, insbesondere in Vertikal- und Horizontalrichtung, verstellbar, wie dies in der
DE 10 2019 126 557 A1 beschrieben ist.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Federelement dazu ausgelegt ist, den mindestens einen Stromabnehmer in der Arbeitsstellung gegen eine stromführende Leitung des Oberleitungssystems zu drücken und Relativbewegungen zwischen der Baumaschine und der Leitung während des Fahrbetriebs auszugleichen.
-
Alternativ oder zusätzlich kann der Aktuator ausgelegt sein, den Stromabnehmer entgegen der Federkraft des Federelements von der Arbeitsstellung in die Lagerstellung zu drücken und vorzugsweise in dieser zu halten. Um den Stromabnehmer von der Lager- in die Arbeitsstellung zu bewegen, wird der Aktuator entsprechend bestätigt, insbesondere eingefahren, wobei die für die Bewegung benötigte Kraft im Wesentlichen durch das Federelement bereitgestellt wird, welches den Stromabnehmer um die erste Achse nach oben schwenkt.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sicherheitsvorrichtung den Stromabnehmer zumindest teilweise umgreift und diesen im Normalbetrieb des Aktuators vorzugsweise nicht kontaktiert. Liegt also kein fehlerhafter Betrieb des Aktuators vor, so hat die Sicherheitsvorrichtung keinerlei Einfluss auf die Bewegung bzw. Funktionsfähigkeit des Stromabnehmers. Liegt allerdings ein fehlerhafter Betrieb vor, ist also beispielsweise eine ein- und ausfahrbare Stange des Aktuators abgeknickt, wodurch der Stromabnehmer aufgrund der Federvorspannung im Begriff ist, aus der Lagerstellung herauszuschnellen, so stößt der Stromabnehmer an die Sicherheitsvorrichtung und wird an dieser Bewegung gehindert.
-
Die Sicherheitsvorrichtung kann am Aktuator befestigt sein und einen insbesondere U-förmigen Bügel aufweisen, durch den der Stromabnehmer hindurchgeführt ist. Im Normalbetrieb bewegt sich die Sicherheitsvorrichtung bei einer Schwenkbewegung des Stromabnehmers zwischen der Lager- und der Arbeitsstellung am Stromabnehmer entlang, ohne diesen zu kontaktieren bzw. zu blockieren. Anstelle eines Bügels kann auch eine andere Vorrichtung wie beispielsweise ein Haken zum Einsatz kommen, der im Bedarfsfall den Stromabnehmer am Hochschnellen hindert.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sicherheitsvorrichtung im fehlerhaften Betrieb des Aktuators den Stromabnehmer kontaktiert und eine Relativbewegung des Aktuators quer zur Längsachse des Stromabnehmers blockiert.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Stromabnehmer an der Fahrzeugfront und/oder seitlich versetzt zu einem Fahrerhaus der Baumaschine angeordnet ist, idealerweise außerhalb des Sichtbereichs des Fahrers.
-
Vorzugsweise ist der mindestens eine Stromabnehmer auf einer mit einem Fahrzeugrahmen der Baumaschine verbundenen Plattform gelenkig gelagert. Diese Plattform kann über mehrere Streben mit dem Fahrzeugrahmen verbunden sein.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist ferner eine Haltevorrichtung für den mindestens einen Stromabnehmer mit einer Ablage vorgesehen, auf der dieser in der Lagerstellung ablegbar ist. Dadurch ergibt sich eine stabilere Lagerung für den Stromabnehmer in der Lagerstellung. Insbesondere können durch die zusätzliche Lagerung in der Haltevorrichtung Stöße, Vibrationen und andere durch die Fahrbewegung der Baumaschine verursachte Erschütterungen besser aufgenommen werden, sodass während der Fahrt außerhalb des Oberleitungsbetriebs geringere Kräfte auf den Aktuator wirken. Dies reduziert die Gefahr einer Deformation des Aktuators.
-
Vorzugsweise ist die Ablage in der Lagerstellung des Stromabnehmers zwischen dem Aktuator und einem Stromabnehmerkopf des Stromabnehmers angeordnet. Gerade bei längeren stangenförmigen Stromabnehmern erfolgt dadurch eine zusätzliche Lagerung zwischen Anlenkpunkt und Stangenende bzw. Stromabnehmerkopf.
-
Alternativ oder zusätzlich kann eine Halterung für den mindestens einen Stromabnehmer im Bereich des Stromabnehmerkopfes vorgesehen sein.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist ferner eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher der mindestens eine Stromabnehmer in der Lagerstellung verriegelbar ist. Somit wird der Stromabnehmer nicht mehr durch den Aktuator in der Lagerstellung gehalten, sondern durch die Verriegelungseinrichtung, sodass der Aktuator entlastet wird. Insbesondere kann im verriegelten Zustand der Aktuator wieder eingefahren werden, ohne dass das Federelement den Stromabnehmer aus der Lagerstellung bewegen kann, da diese Bewegung durch die Verriegelungseinrichtung verhindert wird.
-
Die Verriegelung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise über ein Hakenelement, welches über den Stromabnehmer geschoben oder gedreht werden kann, über einen verschiebbaren und/oder drehbaren Regel, einen magnetischen Verriegelungsmechanismus oder dergleichen.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Fahrantrieb der Baumaschine ein diesel-elektrischer Fahrantrieb ist. Hierbei wird in einem diesel-elektrischen Fahrbetrieb ein integrierter Generator von einem Verbrennungsmotor angetrieben, wobei die vom Generator erzeugte elektrische Energie einem oder mehreren elektrischen Fahrmotoren zur Verfügung gestellt wird. Bei einer Kontaktierung des Stromabnehmers mit dem Oberleitungssystem (Oberleitungsbetrieb) erfolgt der Antrieb dagegen rein elektrisch (d.h. ohne Verwendung des Verbrennungsmotors und des Generators).
-
Um zwischen diesen Fahrmodi umzuschalten, kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, welche insbesondere eingerichtet ist, abhängig von der Kontaktierung des Stromabnehmers mit dem Oberleitungssystem automatisch zwischen dem rein elektrischen und dem diesel-elektrischen Fahrantrieb umzuschalten. Die Erfassung der Kontaktierung des Stromabnehmers mit dem Oberleitungssystem bzw. die Erkennung des Oberleitungsbetriebs kann über eine Erfassungseinheit und/oder einen Sensor erfolgen.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sicherheitsvorrichtung fest mit dem Aktuator verbunden und vorzugsweise im Normalbetrieb des Aktuators relativ zum Stromabnehmer bewegbar ist.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei der Baumaschine um einen Muldenkipper mit einer aufstellbaren bzw. schwenkbaren Mulde handelt. Bei dem Muldenkipper kann es sich um einen sogenannten Small- oder Midsize Truck mit einem Ladevolumen von 100 t oder mehr handeln. Allerdings kann es sich auch um eine kleinere Baumaschine handeln.
-
Erfindungsgemäß kann ferner ein System aus einer erfindungsgemäßen Baumaschine und einem Oberleitungssystem vorgesehen sein. Das Oberleitungssystem umfasst vorzugsweise zwei stromführende Leitungen, welche von je einem von zwei Stromabnehmern der erfindungsgemäßen Baumaschine kontaktiert werden können. Zum „Einfädeln“ der Stromabnehmerköpfe können an den Enden der stromführenden Leitungen spezielle und insbesondere trichterförmige Führungshilfen vorgesehen sein, die für eine korrekte Positionierung bzw. Kontaktierung der Stromabnehmer mit den stromführenden Leitungen sorgen, ohne dass die Baumaschine dafür extra gestoppt werden muss.
-
Das Oberleitungssystem kann gemäß der Lehre der
DE 10 2019 126 557 A1 ausgebildet sein, welche explizit in die vorliegende Offenbarung einbezogen wird.
-
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Baumaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Muldenkipper;
- 2: den Muldenkipper gemäß 1 in einer weiteren perspektivischen Ansicht;
- 3: einen vergrößerten Ausschnitt des Frontbereichs des Muldenkippers im Bereich der Stromabnehmer;
- 4: eine perspektivische Ansicht der Stromabnehmer samt Plattform;
- 5: eine perspektivische Einzelansicht der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6: eine perspektivische Einzelansicht der Haltevorrichtung für die Stromabnehmer gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 7: einen nochmals vergrößerten Ausschnitt der Ansicht gemäß 3;
- 8: eine Seitenansicht der Stromabnehmer im Bereich der Aktuatoren;
- 9: die Ansicht gemäß 8, wobei einige der Abdeckungen ausgeblendet sind; und
- 10: eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Aktuators eines Stromabnehmers mit Blick auf die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung.
-
Die 1 und 2 zeigen perspektivische Gesamtdarstellungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Baumaschine 10 in Form eines Muldenkippers, dessen Fahrantrieb im Wesentlichen auf einem diesel-elektrischen Prinzip basiert. Ein verbautes Dieselaggregat treibt einen Stromgenerator an, der wenigstens zwei Elektromotoren der Hinterachse des Muldenkippers 10 speist. Über ein Abzweiggetriebe kann am Abtrieb des Dieselmotors die Hydraulik des Fahrzeuges angeschlossen sein, u.a. zum Aufstellen und Absenken der kippbaren Mulde 11. Der dargestellte Muldenkipper 10 gehört zur Kategorie der sogenannten Small- bzw. Midsize Trucks mit einem Ladevolumen von durchschnittlich 100t. An der Fahrzeugfront ist oberhalb eines Kühlers eine Fahrzeugplattform vorgesehen, auf der sich u.a. eine Fahrerkabine 12 befindet. Eine ebene Fläche 13 der Mulde 11 steht über die Plattform und Fahrerkabine 12 in Form eines Vordachs über.
-
Der gezeigte Muldenkipper 10 wird insbesondere im Bergbau auf kurvigen Bergstraßen eingesetzt, wobei hier der Wunsch nach einer optionalen externen elektrischen Versorgung des elektrischen Fahrantriebs (d.h. eines rein elektrischen Fahrbetriebs ohne Verwendung des Dieselmotors) mittels eines Oberleitungssystems besteht. Hierzu weist der Muldenkipper 10 zwei stangenförmige Stromabnehmer 21 (welche auch als Polstangen 21 bezeichnet werden können) auf, an deren freien Enden Stromabnehmerköpfe 22 in Form von Schleifschuhen zur mechanischen Kontaktierung von parallel verlaufenden Stromleitungen des Oberleitungssystems (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Die Stromabnehmer 21 sind in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht in der 4 dargestellt.
-
Im Bereich der Stromabnehmer 21 kann die ebene Fläche 13 der Mulde, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, eine Ausnehmung aufweisen, damit diese beim Verschwenken nicht anstoßen.
-
Die Schleifschuhe 22, welche optional ein austauschbares Schleifstück umfassen können, weisen jeweils eine halbe Nut / Rundung auf, die über die Stromabnehmer bzw. Polstangen 21 von unten an die stromführenden Leitungen des Oberleitungssystems gedrückt wird. Nach erfolgreicher mechanischer Kontaktierung mit den Leitungen kann über die elektrische Verbindungsleitung der Stromabnehmer 21 (nicht gezeigt) die elektrische Energie der Oberleitung für die Versorgung des internen Fahrantriebs des Muldenkippers 10 abgegriffen werden.
-
Das Oberleitungssystem ist vorzugsweise entsprechend einem der in der
DE 10 2019 126 557 A1 beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet und eignet sich für Kurvenfahrten im Oberleitungsbetrieb.
-
Die Stromabnehmer 21 sind in erhöhter Position beweglich auf einer Plattform 23 gelagert, welche seitlich an der Fahrzeugfront über Trägerstangen bzw. Streben 24 mit dem Fahrzeugrahmen des Muldenkippers 10 verbunden ist. Die Streben 24 erstrecken sich von der Fahrzeugfront schräg nach vorne oben und laufen zu der gemeinsamen Plattform 23 zusammen. Eine vergrößerte perspektivische Ansicht dieses Trägergestells samt Plattform 23 und Streben 24 ist in der 3 gezeigt.
-
Die Stromabnehmer 21 sind jeweils um eine vertikale Achse 82 (im Folgenden als zweite Achse 82 bezeichnet) schwenkbar auf der Plattform 23 gelagert (vgl. 10), wobei die Drehung um die zweite Achse 82 jeweils mittels eines Aktuators bzw. Drehantriebs erfolgt. Wie insbesondere in den 8-10 gut zu erkennen ist, sind die Stromabnehmer 21 ferner jeweils um eine horizontale Achse 81 (im Folgenden als erste Achse 81 bezeichnet) schwenkbar an Halterungen 34 gelagert, wobei die Halterungen 34 um die zweiten Achsen 82 drehbar sind. Die Schwenkbewegung der Stromabnehmer 21 um die erste Achse 81 erfolgt jeweils mittels eines elektrischen Aktuators 30, welcher eine ein- und ausfahrbare Stange 32 aufweist. Die Aktuatoren 30 drehen sich um die zweiten Achsen 82 mit.
-
Die Stromabnehmer 21 sind mittels der jeweiligen Aktuatoren 30 unabhängig voneinander um die ersten und zweiten Achsen 81, 82 schwenkbar und dadurch in der vertikalen und horizontalen Richtung verstellbar. Dadurch eignet sich die erfindungsgemäße Baumaschine 10 für einen Oberleitungsbetrieb mit kurvigem Verlauf der Leitungen.
-
Die Stromabnehmer 21 werden in der Regel nur während des Kontaktierungsprozesses aktiv durch die entsprechenden Antriebe bzw. Aktuatoren bewegt. Während des Oberleitungsbetriebs erfolgt idealerweise keine aktive Verstellung der Stromabnehmer 21 in horizontaler und/oder vertikaler Richtung. Die Stromabnehmer 21 werden jedoch während des Oberleitungsbetriebs mehr oder weniger konstant von unten an die stromführenden Leitungen angedrückt. Hierzu sind Federelemente 40 (im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form von je zwei Federn 40 pro Stromabnehmer 21, wobei selbstverständlich auch nur eine Feder 40 oder mehr als zwei Federn 40 pro Stromabnehmer 21 zum Einsatz kommen können) vorgesehen, welche im Oberleitungsbetrieb bei nach oben ausgeklappten Stromabnehmern 21 (= Arbeitsbetrieb) letztere gegen die Stromleitungen des Oberleitungssystems pressen. Dadurch bleibt die elektrische Verbindung auch dann erhalten, wenn die Baumaschine 10 über Unebenheiten fährt oder von der idealen Fahrspur abweicht. Die Federelemente 40 sind vorliegend nur in der 4 eingeblendet, während sie in den übrigen Figuren zur besseren Übersichtlichkeit ausgeblendet sind (stattdessen sind schematisch Halteteile 42 gezeigt, an denen die Federn 40 gelagert sind).
-
Außerhalb des Oberleitungsbetriebs, d.h. wenn der Antrieb über den Verbrennungsmotor und Generator erfolgt, sind die Stromabnehmer 21 in einer Halterung 60 abgelegt (vgl. 3) und weisen mit den freien Enden bzw. Stromabnehmerköpfen 22 in Richtung Mulde 11 (= Lagerstellung). In der Lagerstellung ragen die Stromabnehmer 21 nicht wie in der Arbeitsstellung nach oben über die Oberkante der Mulde 11 hinaus. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen sie dabei ausgehend von ihren Anlenkpunkten bzw. ersten Achsen 81 leicht schräg nach unten, wobei auch andere Stellungen denkbar wären, beispielsweise horizontal oder leicht schräg nach oben. Idealerweise ragen die Stromabnehmer 21 in der Lagerstellung nicht über den höchsten Punkt des Muldenkippers 10 hinaus.
-
Wie in der 4 zu erkennen ist, sind die Federn 40 an federseitigen Anlenkstücken 27 angelenkt, welche fest mit den Stromabnehmern 21 verbunden sind. Die den federseitigen Anlenkstücken 27 gegenüberliegenden Enden der Federn 40 sind ebenfalls gelenkig mit den drehbaren Halterungen 34 verbunden. Beim Verschwenken der Stromabnehmer 21 um die ersten Achsen 81 drehen sich die Federn 40 um die horizontalen Anlenkachsen an den vorgenannten Anlenkpunkten mit.
-
Die Stangen 32 der Aktuatoren 30 sind gelenkig mit stangenseitigen Anlenkstücken 26 verbunden, wobei letztere selbst gelenkig mit den Stromabnehmern 21 verbunden sind. Beide Anlenkachsen verlaufen ebenfalls horizontal. Am gegenüberliegenden Ende sind die Aktuatoren 30 gelenkig mit den um die Achsen 82 drehbaren Halterungen 34 verbunden (die entsprechende Anlenkachse verläuft ebenfalls horizontal).
-
Die Federn 40 üben auf die Stromabnehmer 21 eine Kraft aus, welche ohne Widerstand der Aktuatoren 30 zu einer Schwenkbewegung um die ersten Achsen 81 führen würde, d.h. die Federn 40 ziehen die Stromabnehmer 21 aus der Lagerstellung heraus. Um die Stromabnehmer 21 von der Arbeitsstellung in die Lagerstellung zu bewegen, müssen daher die Aktuatoren 30 durch Ausfahren ihrer Stangen 32 die Federkräfte überwinden und dadurch die Stromabnehmer 21 um die ersten Achsen 81 in Richtung der Halterung 60 schwenken. Dabei drücken die Stangen 32 die stangenseitigen Anlenkstücke 26 über entsprechende Anschläge auf die federseitigen Anlenkstücke 27 (diese Konstellation ist den Figuren dargestellt). Da letztere fest mit den Stromabnehmern 21 verbunden sind, drücken die Stangen 32 somit die Stromabnehmer 21 nach unten bzw. verschwenken diese um die ersten Achsen 81 nach unten in die Lagerstellung.
-
In der Lagerstellung werden die Stromabnehmer 21 durch die ausgefahrenen Stangen 32 der Aktuatoren 30 gehalten. Die stangenseitigen Anlenkstücke 26 wirken hierbei als Anschläge für die federseitigen Anlenkstücke 27 der Stromabnehmer 21.
-
Die Aktuatoren 30 verhindern also, dass die Stromabnehmer 21 aufgrund der Federkräfte aus der Lagerstellung nach oben schnellen. Ein strukturelles Versagen der Aktuatoren, insbesondere aufgrund eines Abknickens der Stangen 32, würde daher zu einer solchen unkontrollierten Bewegung der Stromabnehmer 21 um die ersten Achsen 81 und im schlimmsten Fall zu einem Beschädigen oder gar Abreißen einer Stromleitung führen. Gerade aufgrund der hohen mechanischen Belastungen, die beim Fahrbetrieb auf das Trägergestell und somit auf die Stromabnehmer 21 und letztlich auf die Stangen 32 wirken, besteht die Gefahr eines solchen Defekts eines der Aktuatoren 30. Dies wird dadurch verschärft, dass man in den üblicherweise staubigen und harschen Umgebungen, die im Bergbaubetrieb herrschen, vorzugsweise elektrische Aktuatoren einsetzen möchte, welche meist weniger stabil gebaut sind als beispielsweise pneumatische Aktuatoren.
-
Zwar kann optional eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen sein (beispielsweise in Form eines automatisch oder manuell verstellbaren Hakens, Riegels etc.), mittels welcher die Stromabnehmer 21 in der Lagerstellung verriegelbar und die Aktuatoren 30 daher entlastet oder wieder einfahrbar sind (sodass die stangenseitigen Anlenkstücke 26 von den federseitigen Anlenkstücken 27 wegschwenken). Allerdings besteht auch beim Einklappen der Stromabnehmer 21 bzw. vor Aktivierung der Verriegelung die Gefahr eines Versagens eines der Aktuatoren 30.
-
Um bei einem Versagen eines Aktuators 30 eine solche unkontrollierte Bewegung des Stromabnehmers 21 aus der Lagerstellung heraus zu verhindern, ist an jedem der Aktuatoren 30 erfindungsgemäß eine Sicherheitsvorrichtung 70 vorgesehen, welche in einer Einzelansicht in der 5 dargestellt ist. Die 7-10 zeigen die Position der Sicherheitsvorrichtung 70 am Aktuator 30 und in Relation zum zugeordneten Stromabnehmer 21.
-
Die Sicherheitsvorrichtung 70 weist einen klammerförmigen Befestigungsteil 72 auf, welcher am Aktuatorgehäuse unbeweglich befestigt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der Befestigungsteil 72 zwischen dem Aktuatorgehäuse und einer das Aktuatorgehäuse umgebenden, zumindest teilweise nach unten offenen Schutzabdeckung.
-
Unterhalb des Befestigungsteils 72 befindet sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein ringförmiger bzw. U-förmiger Bügel 74, welcher den Stromabnehmer 21 des zugeordneten Aktuators 30 umschließt. Mit anderen Worten verläuft der Stromabnehmer 21 durch den Bügel 74 hindurch, derart, dass der Bügel 74 im Normalbetrieb (d.h. wenn kein Defekt bzw. keine Deformation des Aktuators 30 vorliegt) den Stromabnehmer 21 nicht kontaktiert - und zwar in keiner der Stellungen des Stromabnehmers 21 zwischen der Lager- und Arbeitsstellung. Im Normalbetrieb verhält sich die Kinematik der Stromabnehmer 21 daher so, als wären die Sicherheitsvorrichtungen 70 gar nicht vorhanden.
-
Die 8 zeigt einen der Aktuatoren 30 samt Sicherheitsvorrichtung 70 und Stromabnehmer 21 in der Lagerstellung. In der 9 sind einige der Abdeckungen ausgeblendet, um den Blick auf innenliegende Komponenten freizugeben. Beispielsweise ist hier der Befestigungsteil 72 der gezeigten Sicherheitsvorrichtung 70 zu erkennen. Die teilweise ausgeblendete Ansicht der 9 ist in der 10 nochmals in einer perspektivischen Darstellung gezeigt.
-
Die Stromabnehmer 21 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Bereich zwischen der Sicherheitsvorrichtung 70 und dem federseitigen Anlenkstück 26 nach unten in Richtung Muldenkipper 10 abgewinkelt.
-
Knickt nun die Stange 32 des Aktuators 30 aufgrund einer zu hohen Beanspruchung, Verschleiß etc. ab (im schlimmsten Fall um 90° oder mehr), so würde die Kraft des Aktuators 30 der federbedingten Schwenkbewegung des entsprechenden Stromabnehmers 21 nicht mehr entgegenstehen. Dabei würde sich der Aktuator 30 radial von dem Stromabnehmer 21 wegbewegen und letzterer ungehindert aus der Lagerstellung schwenken.
-
Dies wird durch die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung 70 verhindert. Genauer gesagt verhindert der Bügel 74, dass sich der Aktuator 30 in einer Richtung quer zur Längsachse des Stromabnehmers 21 (d.h. radial nach außen) von letzterem entfernen kann, da der Bügel 74 an den Stromabnehmer 21 anschlägt. Dies stoppt ein weiteres Abknicken der Stange 32 und es verbleibt ein ausreichender axialer Widerstand des Aktuators 30, der über den Anschlag zwischen den stangen- und federseitigen Anlenkstücken 26, 27 auf den Stromabnehmer 21 wirkt. Dadurch wird eine Schwenkbewegung des Stromabnehmers 21 aus der Lagerstellung heraus blockiert, sodass dieser nicht unkontrolliert nach oben schießen kann. In diesem Zustand kann der Muldenkipper 10 aus dem Oberleitungsbereich sicher entfernt und der defekte Aktuator 30 gefahrlos ausgetauscht werden.
-
Der Bügel 74 kann aus Sicherheitsgründen elektrisch vom Befestigungsteil 72 isoliert sein. Hierfür kann zwischen Bügel 74 und Befestigungsteil 72 ein (oder mehrere) entsprechender Isolator 76 vorgesehen sein.
-
Um die während des Fahrbetriebs auf die in der Lagerstellung befindlichen Stromabnehmer 21 wirkenden Kräfte zu reduzieren und damit auch die Aktuatoren 30 zu entlasten, kann eine zusätzliche Haltevorrichtung 50 vorgesehen sein. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der 6 dargestellt und auch in der 3 in Relation zum Trägergestell des Muldenkippers 10 zu erkennen. Die Haltevorrichtung 50 weist zwei nach oben offene Ablagen 52 auf, die die Stromabnehmer 21 in der Lagerstellung aufnehmen (vgl. 3).
-
Im Bereich der Haltevorrichtung 50 (oder als Teil derselben) kann die oben bereits erwähnte Verriegelungseinrichtung vorgesehen sein.
-
Bezugszeichenliste:
-
- 10
- Baumaschine (Muldenkipper)
- 11
- Mulde
- 12
- Fahrerkabine
- 13
- Ebene Fläche
- 20
- Stromabnehmeraufbau
- 21
- Stromabnehmer
- 22
- Stromabnehmerkopf
- 23
- Plattform
- 24
- Strebe
- 26
- Stangenseitiges Anlenkstück
- 27
- Federseitiges Anlenkstück
- 30
- Aktuator
- 32
- Stange
- 34
- Halterung
- 40
- Federelement
- 42
- Halteteil
- 50
- Haltevorrichtung
- 52
- Ablage
- 60
- Halterung
- 70
- Sicherheitsvorrichtung
- 72
- Befestigungsteil
- 74
- Bügel
- 76
- Isolator
- 81
- Erste Achse
- 82
- Zweite Achse
-
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
-
- DE 102019126557 A1 [0005, 0025, 0043, 0049]
