Mobilbaukran mit einem Ober- und Unterwagen sowie ein oder mehreren elektri schen Verbrauchern
Die Erfindung betrifft einen Mobilbaukran mit einem Ober- und Unterwagen und ein oder mehreren, am Oberwagen installierten elektrischen Verbrauchern für die Kranarbeit.
Mobilbaukrane sind mobile Gittermastkrane mit einem, durch eine Gitterstruktur gebildet Kranturm, der auf dem Oberwagen steht. Der Oberwagen ist über einen Drehkranz drehbar auf dem, das Fahrwerk umfassenden Unterwagen gelagert. An der Kranturmspitze ist ein Gitterausleger montiert.
Aktuell werden Mobilbaukrane nach einem diesel-elektrischen Prinzip mit zwei Die- selaggregaten betrieben. Ein erster Dieselmotor sitzt im Unterwagen und bildet den Fahrantrieb des Mobilbaukrans. Ein weiteres Dieselaggregat ist im Oberwagen in- stalliert und treibt einen ebenfalls im Oberwagen verbauten Stromgenerator an. Der Generator versorgt die im Oberwagen verbauten elektrischen Kranantriebe, bspw. elektrische Windenantriebe, etc., mit der notwendigen elektrischen Energie.
Die beiden verbauten Dieselaggregate müssen den aktuell gültigen Vorschriften über zulässige Abgasemissionen genügen, was doppelten Aufwand bei der Prüfung
bedeutet. Auch benötigt das zusätzliche Dieselaggregat des Oberwagens natürlich weiteren Bauraum der nicht anderweitig genutzt werden kann.
Es ist daher wünschenswert, eine kostengünstigere Alternative des derzeit verwen- deten Antriebskonzeptes aufzuzeigen, um insbesondere die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden.
Gelöst wird diese Vorgabe durch einen Mobilbaukran gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Mobilbaukrans sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird für einen gattungsgemäßen Mobilbaukran, bestehend aus einem Ober- und Unterwagen, vorgeschlagen, dass die ein oder mehreren elektri- schen Verbraucher des Mobilbaukrans durch wenigstens einen, im Unterwagen verbauten Stromgenerator mit elektrischer Energie versorgbar sind. Demzufolge wird die Erzeugung der benötigten elektrischen Energie in den Unterwagen verla- gert, etwaige elektrische Verbraucher des Krans werden dadurch vollständig aus dem Unterwagen mit der benötigten elektrischen Energie versorgt. Hierdurch kann auf den ansonsten benötigten zusätzlichen diesel-elektrischen Antrieb des Ober- wagens verzichtet werden, wodurch nicht nur Kosten eingespart werden können, sondern ebenfalls zusätzlicher Bauraum im Oberwagen frei wird, der für andere Komponenten nutzbar ist. D.h. im Oberwagen befindet sich weder ein Stromgene- rator noch ein Verbrennungsmotor.
Denkbar ist beispielsweise, dass wenigstens eine elektrisch angetriebene Seilwinde des Oberwagens und/oder wenigstens ein elektrischer Verstellantrieb, beispiels- weise zur Verstellung einer am Kranturm bewegbar gelagerten Krankabine, durch den Generator des Unterwagens gespeist wird. Denkbar ist auch die Energiever- sorgung eines elektrischen Teleskopierantriebs, insbesondere für einen telesko- pierbaren Kranturm, und/oder eines elektrischen Katzenantriebs. Auch kann die notwendige elektrische Energie für Elektronikkomponenten der Kransteuerung oder sonstiger Verbraucher des Krans aus dem Unterwagen erfolgen. Rein exemplarisch
seien etwaige Bedienfelder innerhalb der Krankabine, Beleuchtungsmittel, etc. ge- nannt. Bestenfalls erfolgt die Bereitstellung der benötigten Energie für alle elektri- schen Verbraucher des Krans aus dem Unterwagen, d.h. durch den dort verbauten Stromgenerator.
Da die meisten elektrischen Verbraucher im bzw. am Kranoberwagen installiert sind, sind elektrische Versorgungsleitungen vom Unterwagen zum Oberwagen zu verlegen. Idealerweise wird hierzu eine bereits vorgesehene Drehdurchführung des Drehkranzes zwischen Ober - und Unterwagen genutzt, durch die Leitungen vom Generator zu den Verbrauchern des Oberwagens verlaufen.
Der verbaute Stromgenerator des Unterwagens wird gemäß vorteilhafter Ausfüh- rungsform durch einen dort ebenfalls befindlichen Verbrennungsmotor, insbesonde- re Dieselaggregat, angetrieben. Idealerweise wird hierzu der Dieselmotor des Fahrantriebs genutzt, indem über ein zwischengeschaltetes Verteilergetriebe ein Getriebeabtrieb zum Antrieb des Stromgenerators genutzt wird. Ein anderer Getrie- beabtrieb stellt das für den Fahrantriebstrang benötigte Drehmoment zur Fortbewe- gung des Mobilbaukrans zur Verfügung. Die Verbindung zwischen Verteilergetriebe und Generatorwelle kann über eine Gelenkwelle mit kreuzverzahntem Flansch rea- lisiert sein.
Gemäß weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die benötigte Schalt- elektronik für die Generatorsteuerung als eigenständige Einheit ausgeführt und ide- alerweise physikalisch getrennt vom Generator am Unterwagen angeordnet. Dies ermöglicht eine zugängliche Positionierung der Schaltelektronik, bspw. in einem seitlich am Unterwagen befestigten Schaltschrank.
In einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Generator in mehreren Drehzahlstufen betreibbar sein. Hierzu ist eine Steuerung des Krans derart konfiguriert, so dass über Steuersignale die Drehzahl des Verbrennungsmo- tors zur Einstellung der gewünschten Drehzahlstufe des Generators anpassbar ist. Dadurch kann die bereitgestellte Ausgangsleistung des Generators gesteuert wer-
den, sinnvollerweise in Abhängigkeit der aktuellen Leistungsanforderungen am Kran. Insbesondere kann die Steuerung die aktuelle Leistungsanforderung der elektrischen Verbraucher erfassen und abhängig davon die Leistung des Verbren- nungsmotors und damit die Generatordrehzahl regulieren, um die erzeugte Leis- tung an die Leistungsanforderung anzunähern. Idealerweise kann die Steuerung unmittelbar auf das Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors zugreifen und ent- sprechende Steuersignale an das Motorsteuergerät zur Drehzahleinstellung über- mitteln.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, dass ein oder mehrere elektrische Verbraucher des Mobilkrans wahlweise durch den Generator des Un- terwagens oder aber alternativ über eine gesonderte Schnittstelle des Mobilbau- krans mit elektrischer Energie versorgbar sind. Mittels der Schnittstelle kann bei- spielsweise eine externe Energiequelle mit dem Mobilbaukran verbunden werden, um zumindest einen Teil der elektrischen Kranverbraucher aus der externen Ener- giequelle mit der benötigten Leistung zu versorgen. Ergänzend wird am Mobilbau- kran ein geeignetes Umschaltmittel vorgehalten, um die Versorgungsleitungen der elektrischen Verbraucher wahlweise mit dem Generator oder alternativ mit der Schnittstelle zu verschalten. Die Umschaltmittel umfassen üblicherweise elektroni- sche Schaltmittel und sind bevorzugt ebenfalls am Unterwagen platziert.
Genauso gut kann vorgesehen sein, dass über wenigstens eine Schnittstelle eine Energieversorgung externer Verbraucher durch den Stromgenerator des Unterwa- gens möglich ist. In einem solchen Fall kann beispielsweise der erzeugte Strom des Stromgenerators des Mobilbaukrans dafür genutzt werden, ein oder mehrere exter- ne elektrische Verbraucher am Standort des Krans mit elektrischer Energie zu ver- sorgen. Diese Schnittstelle kann mit der zuvor genannten Schnittstelle für die Ver- sorgung der kraninternen Verbraucher aus einer externen Energiequelle identisch oder aber als gesonderte Schnittstelle ausgeführt sein.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann der Stromgenerator innerhalb eines Hohl- raums des Unterwagenstahlrahmens untergebracht sein. Ein solcher Hohlraum
kann entweder dediziert für die Aufnahme des Generators im Stahlrahmen ausge- führt sein, ebenfalls kann jedoch ein ohnehin bestehender Hohlraum genutzt wer- den. Die dortige Lagerung des Generators kann entweder hängend oder alternativ stehend sein.
Der Generator erbringt bevorzugt eine elektrische Leistung von mindestens 30kVA- 50kVA, idealerweise von etwa 40kVA.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Skizze des neuartigen diesel- elektrischen Antriebskonzepts des erfindungsgemäßen Mobilbaukrans 1. Die Skiz- ze zeigt eine räumliche Unterteilung des Krans in den Oberwagenbereich 10 und Unterwagenbereich 20, die Bereichsgrenze wird durch die unterbrochene und ge- fettete Linie angedeutet. Im Unterwagen 20 ist ein Dieselaggregat 21 unterge- bracht, dessen Betrieb durch das Motorsteuergerät 21 a geregelt wird. Die bereitge- stellte Drehzahl n_Motor an der Ausgangswelle des Dieselaggregats 21 wird über eine Wellenverbindung am Getriebeeingang des Verteilergetriebes 22 bereitge- stellt.
Ein erster ausgehender Getriebeabtrieb ist mit dem Fahrantriebsstrang des Mobil- baukrans 1 verbunden, um das benötigte Drehmoment für den Fahrantrieb des Mobilbaukrans 1 bereitzustellen. Ein zweiter Getriebeabtrieb des Verteilergetriebes 22 ist über eine Gelenkwelle mit kreuzverzahnten Flansch am Eingang des elektri- schen Stromgenerators 23 angeflanscht. Der Stromgenerator 23 wird mit der Gene- ratordrehzahl n_Generator betrieben, um die gewünschte Wechselspannung mit der Frequenz f am Ausgang bereitzustellen. Der Generator 23 erbringt zudem eine Leistung von 40kVA.
Ausgangsseitig ist der Generator 23 über einen Betriebsartwahlschalter 24 mit den elektrischen Versorgungsleitungen verbunden, die über eine Drehdurchführung 25
des Drehkranzes zwischen Ober- und Unterwagen 10, 20 geführt sind. Die elektri- schen Kranantriebe 12, wie elektrische Seilwinden, werden über die Versorgungs- leitungen mit Energie aus dem Generator 23 versorgt. Gleiches gilt für alle weiteren elektrischen Verbraucher 11 des Oberwagens.
Ein weiterer Eingang des Betriebsartwahlschalters 24 ist mit einer gesonderten Versorgungsschnittstelle des Krans verbunden. An diese Schnittstelle kann wenigs- tens eine externe Stromversorgung 30 angeschlossen werden. Der Betriebsart- wahlschalter 24 sieht zwei Schaltstellungen vor. In der ersten Schaltstellung ist der Generator 23 über die Versorgungsleitungen mit den Verbrauchern 11 , 12 zu deren Energieversorgung verbunden, während in der zweiten Schaltstellung nur eine Ver- bindung zur Schnittstelle und einer dort angeschlossenen externen Energiequelle 30 besteht. Grundsätzlich ist wenigstens eine weitere Schaltstellung denkbar, in der eine synchrone Versorgung der Verbraucher 11 , 12 sowohl aus dem Generator 23 als auch der externen Energiequelle 30 möglich ist. Auch ist es dankbar, dass der Generator 23 mit der Schnittstelle verschaltbar ist, um eine Energieversorgung ex- terner Verbraucher (hier nicht dargestellt) über die Schnittstelle aus dem Generator zu ermöglichen
Die zentrale Kransteuerung 15 steht über Signalleitungen mit den einzelnen Ver- brauchern 12, 11 als auch etwaigen Bedieneingabemitteln, wie beispielsweise ei- nem Meisterschalter 13 kommunikativ in Verbindung, um insbesondere die aktuelle Leistungsanforderung am Kran beurteilen zu können. Diese Kommunikation kann bidirektional erfolgen. Über eine ebenfalls bidirektionale Signalleitung kommuniziert die Kransteuerung 15 mit der Motorsteuerung 21 a des Dieselaggregats 21 im Un- terwagen 20, um dort die geleistete Motordrehzahl n_Motor in Abhängigkeit der aktuellen Leistungsanforderung der Verbraucher 11 , 12 einstellen zu können. Hier- bei stehen bevorzugt mehrere Drehzahlstufen zur Verfügung, die sich beispielswei- se in einen Schwachlast- und Nennlastbetrieb unterteilen lassen.
Sofern mit dem Mobilbaukran auch die umliegende Baustelle mit Strom versorgt werden soll, ist darauf zu achten, dass die entsprechende Drehzahl n_Motor so
eingestellt wird, dass generatorseitig eine elektrische Spannung mit stabiler Fre- quenz f von etwa 50 Hz generiert wird, um die notwendige Versorgungsspannung üblicher elektrischer Verbraucher bereitstellen zu können. Dies entspricht in der Regel einer Generatordrehzahl n_Generator von 1500 Umdrehungen/Minute. Die hierdurch erzeugte elektrische Energie kann dann ebenfalls über die Schnittstelle an die externen Verbraucher (in der Figur nicht dargestellt) bereitgestellt werden.
Wie in der Figur gezeichnet ist, sind der Generator 23 als auch der Betriebsart- wahlschalter 24, der zusätzlich weitere Elektronikkomponenten für die Steuerung des Generators 23 beinhaltet, als separate, physikalisch getrennte Einheiten aus- gestaltet, die gegebenenfalls an unterschiedlichen Einbauorten des Unterwagens 20 liegen können. Denkbar ist beispielsweise, dass der Generator 23 in einem de- dizierten Hohlraum des Stahlbaus des Unterwagens 20 montiert ist, während die notwendige Steuerungselektronik 24 in einem Schaltschrank, der von außen leicht zugänglich ist, am Unterwagen 20 installiert ist. Denkbar ist eine Anordnung des Schaltschranks inklusive der Elektronik seitlich am Unterwagen 20.