EP4493784A1 - Mobile baumaschine und verfahren zum betrieb der baumaschine - Google Patents

Mobile baumaschine und verfahren zum betrieb der baumaschine

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EP4493784A1
EP4493784A1 EP23708758.0A EP23708758A EP4493784A1 EP 4493784 A1 EP4493784 A1 EP 4493784A1 EP 23708758 A EP23708758 A EP 23708758A EP 4493784 A1 EP4493784 A1 EP 4493784A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
superstructure
construction machine
drive
unit
Prior art date
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Application number
EP23708758.0A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP4493784C0 (de
EP4493784B1 (de
Inventor
Matthias Knoll
Stefan Hackl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bauer Maschinen GmbH filed Critical Bauer Maschinen GmbH
Publication of EP4493784A1 publication Critical patent/EP4493784A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4493784C0 publication Critical patent/EP4493784C0/de
Publication of EP4493784B1 publication Critical patent/EP4493784B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08—Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/0858—Arrangement of component parts installed on superstructures not otherwise provided for, e.g. electric components, fenders, air-conditioning units
    • E02F9/0883—Tanks, e.g. oil tank, urea tank, fuel tank

Definitions

  • the invention relates to a mobile construction machine, in particular civil engineering machine, with a chassis, a superstructure arranged on the chassis, a construction work device which is arranged on the superstructure, at least with a gas-operated drive and at least one exchange unit for storing gas, which is easily detachable and replaceable on the superstructure , wherein the changing unit attached to the superstructure has a plurality of gas containers connected to one another by lines and is connected to the drive in a construction operation for supplying gas, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for operating a mobile construction machine according to the preamble of claim 10.
  • the mobile construction machine according to the invention is characterized in that a stationary unit is further fixedly arranged on the superstructure, which is designed to store a predetermined minimum amount of gas, through which the drive of the construction machine can be operated in a ferry operation and / or in a construction operation without the at least an exchange unit is possible, e.g. B. to enable ferry operations and/or construction operations.
  • the mobile construction machine not only has removable exchange units for storing energy gas. Rather, the construction machine according to the invention has a fixed stationary unit which is designed to store a predetermined minimum amount of gas. There is therefore a machine-internal tank unit for gas for a predetermined minimum quantity, which is sufficient for the drive to be operated, e.g. B. for moving the construction machine in a ferry operation for moving the construction machine, which is common at construction sites. This ensures the possibility of movement to and from a heavy transport that is used for a longer transport route.
  • the stationary unit can preferably have a holding volume for gas of 100 liters to 2,000 liters.
  • a first construction operation can preferably take place at the work site, i.e. the operation of processing facilities.
  • the invention is based on the knowledge that a relatively small amount of energy is required for a process involving even large construction machines in ferry operations.
  • the energy requirement of the at least one drive increases significantly, in particular many times over, compared to a ferry operation.
  • the invention is based on the knowledge that, particularly when unloading or loading the construction machine onto a low-loader, for example, with the large changing units removed, automatic movement of the construction machine is advantageous for a quick workflow.
  • the stationary unit can be arranged in a protected manner with one or more gas containers inside the superstructure, so that they are well secured against damage, particularly during unloading and loading.
  • the exchange units arranged on the superstructure can be easily accessible and easily replaceable. This means that sufficient energy is available for construction operations.
  • the stationary unit can be similar or identical in construction to the interchangeable units, but can be permanently installed, in any case not easily detachable.
  • the exchange unit can be detachably connected.
  • a preferred embodiment of the invention is that the at least one changing unit is attached to a rear of the superstructure, in particular in the area of counterweights.
  • the changing units can at least partially take on the function of counterweights, so that the tipping stability of the construction machine is further increased.
  • the construction work device in particular on a mast, is arranged on a front of the superstructure.
  • the construction work device can in particular be a drilling drive with a drilling tool, in particular for creating holes in the ground.
  • the construction work device can also be a trench wall cutter, a vibrator or a ram, as are used in particular in civil engineering.
  • the mast is preferably connected to the superstructure in an adjustable manner via an adjustment mechanism.
  • the superstructure itself can be mounted fixedly or rotatably on a chassis, which is preferably a crawler chassis or a wheeled chassis.
  • a central distribution device is provided, to which the stationary unit and the at least one changing unit are connected, and that the central distribution device is used to control gas distribution between the at least one changing unit and the stationary unit and for supplying gas to the at least one drive is formed.
  • the distribution device can include a line system with various controllable valves, which can be controlled via a controller. The control can in particular ensure that after connecting an exchange unit to the construction machine, the stationary unit is filled with gas, while at the same time, if necessary, gas is supplied to the at least one drive of the construction machine.
  • the distribution device with the control can ensure that when an exchange unit is emptied by the at least one further exchange unit, sufficient gas is available, so that construction operations can continue when the emptied exchange unit is changed and replaced by a filled exchange unit is exchanged.
  • the chassis or the carrier device is typically located in one place and essentially only the superstructure and/or the construction work device is actuated and moved.
  • the exchange units each have a large number of gas containers, in particular so-called gas bottles, and represent a gas bottle bundle.
  • gas containers in particular so-called gas bottles
  • the individual gas containers are combined in a preferably box-like frame and connected to one another via lines.
  • a common connection connection is provided on each exchange unit or on each gas cylinder bundle, via which the exchange unit can be connected to a corresponding connection connection on the construction machine.
  • the exchange unit can have its own filling connection for filling the exchange unit with gas.
  • a further preferred embodiment of the invention is that the distribution device comprises a pressure adjustment device in order to adjust, in particular increase and/or reduce, a pressure of the gas.
  • the pressure adjustment device can preferably comprise one or more throttle valves, which in particular can be controlled. Particularly when storing the gas in a liquid state, a pressure release can be set, with which the gas in the feeds changes into the gaseous state desired for the drive.
  • the pressure adjustment device it is particularly expedient for the pressure adjustment device to have a compressor.
  • a compressor can be used to specifically increase the pressure and, if necessary, also change the state of the gas. This can be particularly useful if the stationary unit is to be filled with gas from the changing device.
  • a gas is an energy gas that is used as a gaseous fuel for a drive such as. B. is supplied to a gas engine.
  • the gas can have a gaseous or liquefied state, as is common with so-called liquid gases.
  • any gaseous fuel can be used as gas for operation, in particular natural gas, liquid petroleum gas (LPG), Biogas, methane, ethane or another gas with an appropriate energy content.
  • hydrogen is provided as the gas.
  • This has a particularly high energy content.
  • hydrogen is a common technical gas that is used in a variety of ways on construction sites and for which there is also well-established storage and delivery logistics.
  • a preferred embodiment of the invention is that the drive is designed as a gas engine or as a fuel cell.
  • the drive can in particular be a gas engine, which is driven in a known manner with a gas as fuel, in particular natural gas, liquid gas or a biogas.
  • the drive in the sense of the invention can also be designed as a fuel cell, through which the supplied gas, in particular hydrogen, is converted into electrical energy in an electrochemical reaction, which can be used to operate electric motors.
  • the method according to the invention is characterized in that in a construction operation, at least one exchange unit is attached to the superstructure, from which gas is supplied to the at least one drive, and that in a ferry operation and / or a construction operation, the at least one exchange unit is removed from the superstructure and Gas from the stationary unit is supplied to the at least one drive.
  • the method according to the invention can be carried out in particular with one of the previously described mobile construction machines according to the invention.
  • the advantages described above can be achieved.
  • a preferred method variant is that gas from the at least one changing unit and the stationary unit is supplied to the drive in a controlled manner via a distribution device.
  • a defined gas supply to the drive can take place via a control system, in particular in accordance with a predetermined control program in a construction company. Gas can largely be provided from the connected exchange unit to supply the drive.
  • the distribution device can be controlled in such a way that if the container or containers of the stationary unit are empty or partially empty, this or these are filled completely or at least to a minimum level, so that a later ferry operation or other further construction operation of the construction machine can be carried out to a desired extent is ensured even after removing the exchange unit.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a construction machine according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic representation of a gas distribution system according to the invention.
  • a mobile construction machine 10 which is designed, for example, as a civil engineering machine and in particular as a drilling device, is shown in FIG.
  • a superstructure 14 is preferably rotatably mounted on a chassis 12, which can be designed as a crawler chassis.
  • a mast 20 can be arranged on a front side of the superstructure 14 with an operating cabin 16 via an articulation mechanism 22.
  • the mast 20 can be designed as a leader with a front linear guide 24, along which a carriage 26 with a drill drive 28 can be moved and guided vertically by means of a feed winch 27.
  • a drilling tool 34 is preferably arranged on the underside of a Kelly bar 32.
  • the Kelly rod 32 can be driven in rotation in particular via the drill drive 28 and is held on the mast 20 in a vertically adjustable manner via a rope 36.
  • counterweights 15 and an exchange unit 40 for gas supply can be arranged.
  • the design of a construction machine 10 according to the invention as a drilling device according to FIG. 1 is merely an example, although the construction machine 10 can also be designed in a different way, in particular with other construction work devices 30 for civil engineering, for example with a trench wall cutter, a ram or a vibrator.
  • FIG. 14 A possible embodiment of a superstructure 14 for a construction machine 10 according to the invention is shown in more detail in FIG.
  • a box-shaped changing unit 40 with a large number of gas containers 42, in particular so-called gas bottles, and a stationary unit 50 are arranged on the superstructure 14, preferably at the rear.
  • the stationary unit 50 can also have a large number of gas containers for holding gas.
  • the changing unit 40 is arranged on the superstructure 14 in an easily detachable and replaceable manner, so that when it is emptied, for example by means of a crane or a wheel loader, it can be replaced relatively easily and quickly with a filled changing unit 40.
  • the drive 18 can be supplied with gas from the stationary unit 50.
  • a possible connection arrangement or a possible distribution system for connecting several exchange units 40 is shown schematically in FIG.
  • a distribution device 60 is provided, to which, in the example shown, a total of three exchange units 40 with gas containers can be connected via corresponding detachable line connections.
  • a stationary unit 50 permanently provided on the superstructure and the at least one drive 18 are connected to the distribution device 60.
  • the distribution device 60 can be provided with a control with which a defined supply and supply of gas from the changing units 40 and the stationary unit 50 to the drive 18 is made possible. For example, if no changing unit 40 is connected to the distribution device 60, the distribution device 60 ensures that the drive 18 is supplied with gas via the stationary unit 50. Corresponding control valves to the changing units 40 and the stationary unit 50 can be opened or closed via the control of the distribution device 60.
  • the distribution device 60 can ensure that the drive 18 is sufficiently supplied with gas from the changing units 40. Furthermore, the control of the distribution device 60 can ensure that the stationary unit 50 is also filled with gas again if necessary through the connected exchange units 40, so that self-sufficient operation of the construction machine 10, in particular for ferry operations, is possible when the exchange units 40 are dismantled . Furthermore, the distribution device can be provided with a pressure adjustment device, in particular throttle valves and/or a compressor, in order to bring about a defined pressure change when supplying or distributing gas. Hydrogen can preferably be used as the gas.
  • the drive 18 can be designed as a gas engine or a fuel cell.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Baumaschine, insbesondere Tiefbaumaschine, mit einem Fahrwerk, einem auf dem Fahrwerk angeordneten Oberwagen, einer Bauarbeitsvorrichtung, welche am Oberwagen angeordnet ist, mindestens mit einem gasbetriebenen Antrieb und mindestens einer am Oberwagen leicht lösbar und auswechselbar angebrachten Wechseleinheit zum Speichern von Gas, wobei die am Oberwagen angebrachte Wechseleinheit eine Vielzahl von miteinander leitungsverbundenen Gasbehältern aufweist und in einem Baubetrieb zur Zuführung von Gas mit dem Antrieb verbunden ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Oberwagen weiter eine Stationäreinheit fest angeordnet ist, welche zum Speichern einer vorgegebenen Mindestmenge an Gas ausgebildet ist, durch welche ein Betreiben des Antriebs der Baumaschine in einem Fahrmodus und/oder in einem Baubetrieb ohne die mindestens eine Wechseleinheit ermöglicht ist.

Description

MOBILE BAUMASCHINE UND VERFAHREN ZUM BETRIEB DER BAUMASCHINE
Die Erfindung betrifft eine mobile Baumaschine, insbesondere Tiefbaumaschine, mit einem Fahrwerk, einem auf dem Fahrwerk angeordneten Oberwagen, einer Bauarbeitsvorrichtung, welche am Oberwagen angeordnet ist, mindestens mit einem gasbetriebenen Antrieb und mindestens einer am Oberwagen leicht lösbar und auswechselbar angebrachten Wechseleinheit zum Speichern von Gas, wobei die am Oberwagen angebrachte Wechseleinheit eine Vielzahl von miteinander leitungsverbundenen Gasbehältern aufweist und in einem Baubetrieb zur Zuführung von Gas mit dem Antrieb verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb einer mobilen Baumaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Eine derartige Baumaschine ist beispielsweise aus der ITTO 0020120803 A1 bekannt. In diesem Dokument wird ein Trägergerät für eine Schlitzwandfräse beschrieben, wobei ein Gasmotor vorgesehen ist. Zur Versorgung mit Gas werden eine Vielzahl von Gasflaschen gebündelt als sog. Gasflaschenbündel in einem Rahmen als eine kastenartige Wechseleinheit zusammengefasst. Die Wechseleinheit ist an einem Heck des Trägergerätes lösbar gehaltert. Über einen Kran oder einen Radlader können der Trägereinheit aufgefüllte Wechseleinheiten für einen schnellen Wechsel zugeführt werden. Die Wechseleinheit stellt somit den eigentlichen Tank für ein Energiegas zum Betrieb der Baumaschine dar. Die Wechseleinheiten sind sehr groß und können ein Bewegen der Baumaschine beeinträchtigen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mobile Baumaschine und ein Verfahren anzugeben, welche einen besonders effizienten Betrieb bei Einsatz eines Gasantriebs ermöglichen.
Die Aufgabe wird zum einen durch eine mobile Baumaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße mobile Baumaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Oberwagen weiter eine Stationäreinheit fest angeordnet ist, welche zum Speichern einer vorgegebenen Mindestmenge an Gas ausgebildet ist, durch welche ein Betreiben des Antriebs der Baumaschine in einem Fährbetrieb und/oder in einem Baubetrieb ohne die mindestens eine Wechseleinheit ermöglicht ist, um z. B. einen Fährbetrieb und/oder einen Baubetrieb zu ermöglichen.
Eine Grundidee der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die mobile Baumaschine nicht nur demontierbare Wechseleinheiten zum Speichern von Energiegas aufweist. Vielmehr weist die erfindungsgemäße Baumaschine eine fest angeordnete Stationäreinheit auf, welche zum Speichern einer vorgegebenen Mindestmenge an Gas ausgebildet ist. Es besteht somit eine maschineninterne Tankeinheit für Gas für eine vorgegebene Mindestmenge, welche ausreichend ist, dass ein Betreiben des Antriebs, z. B. für ein Bewegen der Baumaschine in einem Fährbetrieb für ein an Baustellen übliches Versetzen der Baumaschine gegeben ist. So wird eine Verfahrmöglichkeit etwa von und zu einem Schwertransport sichergestellt, welcher für einen längeren Transportweg eingesetzt wird. Die Stationäreinheit kann dabei vorzugsweise ein Aufnahmevolumen für Gas von 100 Litern bis 2.000 Liter aufweisen.
Hierdurch wird es ermöglicht, dass etwa bei einem Transport der Baumaschine auf eine Baustelle sowie bei einem Abtransport die Baumaschine verfahren werden kann, auch wenn die mindestens eine Wechseleinheit noch nicht angebaut beziehungsweise bereits abgebaut ist. Auch zu einem Verfahren auf der Baustelle von einer Arbeitsstelle zu einer zweiten Arbeitsstelle kann so die Baumaschine flexibel ohne die relativ großen Wechseleinheiten bewegt werden. An der Arbeitsstelle kann vorzugsweise ein erster Baubetrieb erfolgen, also ein Betreiben von Bearbeitungseinrichtungen. Der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass für ein Verfahren auch großer Baumaschinen im Fährbetrieb eine relativ geringe Energiemenge benötigt wird. Wird hingegen die eigentliche Bauarbeit aufgenommen, etwa bei einem Bohrgerät das Erstellen eines Bohrloches oder bei einer Schlitzwandfräse das Erstellen eines Frässchlitzes, steigt der Energiebedarf des mindestens einen Antriebs gegenüber einem Fährbetrieb in ganz erheblichen Maß, insbesondere um ein Vielfaches. Weiterhin beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass insbesondere bei einem Entladen oder Beladen der Baumaschine etwa auf einen Tieflader, wobei die großen Wechseleinheiten entfernt sind, ein selbsttätiges Bewegen der Baumaschine für einen zügigen Arbeitsablauf vorteilhaft ist.
Insbesondere kann die Stationäreinheit mit einem oder mehreren Gasbehältern im Inneren des Oberwagens geschützt angeordnet sein, so dass diese vor Beschädigungen insbesondere beim Entladen und Beladen gut gesichert sind. Hingegen können in einem Baubetrieb die am Oberwagen angeordneten Wechseleinheiten leicht zugänglich und dabei leicht wechselbar angebracht sein. So steht für den Baubetrieb ausreichend Energie zur Verfügung. Besonders bevorzugt kann die Stationäreinheit ähnlich oder baugleich mit den Wechseleinheiten, aber fest installiert sein, jedenfalls nicht leicht lösbar. Die Wechseleinheit kann lösbar verbunden sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Wechseleinheit an einer Rückseite des Oberwagens, insbesondere im Bereich von Gegengewichten, angebracht ist. Die Wechseleinheiten können dabei zumindest teilweise die Funktion von Gegengewichten übernehmen, so dass hierdurch die Kippstabilität der Baumaschine weiter erhöht ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass an einer Vorderseite des Oberwagens die Bauarbeitsvorrichtung, insbesondere an einem Mast, angeordnet ist. Die Bauarbeitsvorrichtung kann dabei insbesondere ein Bohrantrieb mit einem Bohrwerkzeug insbesondere zum Erstellen von Bohrungen im Boden sein. Weiterhin kann die Bauarbeitsvorrichtung auch eine Schlitzwandfräse, ein Rüttler oder eine Ramme sein, wie sie insbesondere im Tiefbau zum Einsatz kommen. Der Mast ist vorzugsweise über eine Verstellmechanik verstellbar mit dem Oberwagen verbunden. Der Oberwagen selbst kann fest oder drehbar auf einem Fahrwerk gelagert sein, welches vorzugsweise ein Raupenfahrwerk oder ein Radfahrwerk ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine zentrale Verteileinrichtung vorgesehen ist, an welcher die Stationäreinheit und die mindestens eine Wechseleinheit angeschlossen sind, und dass die zentrale Verteileinrichtung zur Steuerung einer Gasverteilung zwischen der mindestens einen Wechseleinheit und der Stationäreinheit sowie zur Gaszuführung zu dem mindestens einen Antrieb ausgebildet ist. Die Verteileinrichtung kann ein Leitungssystem mit verschiedenen ansteuerbaren Ventilen umfassen, welche über eine Steuerung ansteuerbar sind. Durch die Steuerung kann insbesondere sichergestellt sein, dass nach Anschluss einer Wechseleinheit an der Baumaschine ein Auffüllen der Stationäreinheit mit dem Gas erfolgt, während gleichzeitig bei Bedarf Gas dem mindestens einen Antrieb der Baumaschine zugeführt wird. Insbesondere beim Einsatz mehrerer Wechseleinheiten kann durch die Verteileinrichtung mit der Steuerung sichergestellt werden, dass bei Entleerung einer Wechseleinheit durch die mindestens eine weitere Wechseleinheit ausreichend Gas zur Verfügung steht, so dass ein Baubetrieb weiter erfolgen kann, wenn die entleerte Wechseleinheit gewechselt und durch eine befüllte Wechseleinheit ausgetauscht wird. Im Baubetrieb befindet sich das Fahrwerk oder das Trägergerät typischerweise an einem Ort und es erfolgt im Wesentlichen nur ein Betätigen und Bewegen des Oberwagens und/oder der Bauarbeitsvorrichtung.
Weiter kann die Verteileinrichtung mit der Steuerung so ausgebildet sein, dass nötigenfalls auch ein kurzfristiger Baubetrieb, etwa für wenige Minuten, durch die Stationäreinheit sichergestellt ist, falls die mindestens eine Wechseleinheit geleert ist oder Platzverhältnisse sehr beengt sind. Die Steuerung kann dabei vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass die Stationäreinheit im Baubetrieb nicht vollständig entleert wird, sondern durch die Steuerung der Baubetrieb bei Erreichen eines unteren Füllgrades eingestellt wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass an der Baumaschine stets eine Mindestmenge an Gas für ein zumindest begrenztes Verfahren der Baumaschine zur Verfügung steht.
Grundsätzlich kann bereits ein effizienter Betrieb der Baumaschine allein mit der Stationäreinheit und einer einzelnen Wechseleinheit erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass mehrere Wechseleinheiten parallel zueinander an der zentralen Verteileinrichtung angeschlossen sind. Die Wechseleinheiten weisen dabei jeweils eine Vielzahl von Gasbehältern auf, insbesondere sogenannte Gasflaschen, und stellen ein Gasflaschenbündel dar. Insbesondere bei der Verwendung üblicher Energiegase besteht hierzu eine eingespielte Logistik an Baustellen. Es ist so eine zuverlässige Bereitstellung einer ausreichenden Gasmenge über die Wechseleinheiten sichergestellt. Die einzelnen Gasbehälter sind dabei in einem vorzugsweise kastenartigen Rahmen zusammengefasst und über Leitungen miteinander verbunden. An jeder Wechseleinheit oder jedem Gasflaschenbündel ist ein gemeinsamer Verbindungsanschluss vorgesehen, über welchen die Wechseleinheit mit einem entsprechenden Verbindungsanschluss an der Baumaschine verbunden werden kann. Weiterhin kann die Wechseleinheit einen eigenen Befüllanschluss zum Befüllen der Wechseleinheit mit Gas aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Verteileinrichtung eine Druckeinstelleinrichtung umfasst, um einen Druck des Gases einzustellen, insbesondere zu erhöhen und/oder zu verringern. Die Druckeinstelleinrichtung kann vorzugsweise ein oder mehrere Drosselventile umfassen, welche insbesondere ansteuerbar sind. Insbesondere bei der Speicherung des Gases in einem flüssigen Zustand kann eine Druckentspannung eingestellt werden, mit welcher das Gas in den Zuführungen in den für den Antrieb gewünschten gasförmigen Zustand übergeht.
Besonders zweckmäßig ist es nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, dass die Druckeinstelleinrichtung einen Verdichter aufweist. Mit einem Verdichter kann eine gezielte Druckerhöhung und gegebenenfalls auch eine Zustandsänderung des Gases bewirkt werden. Dies kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn ein Befüllen der Stationäreinheit mit dem Gas aus der Wechseleinrichtung vorgesehen ist.
Im Sinne der Erfindung ist ein Gas ein Energiegas, welches als ein gasförmiger Treibstoff einem Antrieb wie z. B. einem Gasmotor zugeführt wird. Das Gas kann dabei zum Speichern einen gasförmigen oder verflüssigten Zustand aufweisen, wie es etwa bei sogenannten Flüssiggasen üblich ist. Zum Betrieb kann als Gas grundsätzlich jeder gasförmige Brennstoff vorgesehen werden, insbesondere Erdgas, Flüssiggas (LPG), Biogas, Methan, Ethan oder ein sonstiges Gas mit einem entsprechenden Energiegehalt.
Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass als Gas Wasserstoff vorgesehen ist. Dieses weist einen besonders hohen Energieinhalt auf. Zudem ist Wasserstoff ein übliches technisches Gas, welches in vielfältiger Weise an Baustellen eingesetzt wird und für welches zudem eine eingespielte Lager- und Lieferlogistik besteht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Antrieb als ein Gasmotor oder als eine Brennstoffzelle ausgebildet ist. Der Antrieb kann insbesondere ein Gasmotor sein, welcher in bekannter Weise mit einem Gas als Treibstoff angetrieben wird, insbesondere Erdgas, Flüssiggas oder einem Biogas. Alternativ kann der Antrieb im Sinne der Erfindung auch als eine Brennstoffzelle ausgebildet sein, durch welche das zugeführte Gas, insbesondere Wasserstoff, in einer elektrochemischen Reaktion zu elektrischer Energie umgesetzt wird, welche zum Betreiben von Elektromotoren einsetzbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Baubetrieb an dem Oberwagen mindestens eine Wechseleinheit angebracht ist, aus welcher dem mindestens einen Antrieb Gas zugeführt wird, und dass in einem Fährbetrieb und/oder einem Baubetrieb die mindestens eine Wechseleinheit von dem Oberwagen entfernt ist und dem mindestens einen Antrieb Gas aus der Stationäreinheit zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mit einer der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen mobilen Baumaschinen durchgeführt werden. Es können dabei die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.
Nach der Erfindung besteht eine bevorzugte Verfahrensvariante darin, dass über eine Verteileinrichtung dem Antrieb gesteuert Gas aus der mindestens einen Wechseleinheit und der Stationäreinheit zugeführt wird. Über eine Steuerung kann insbesondere gemäß einem vorgegebenen Steuerprogramm in einem Baubetrieb eine definierte Gaszuführung zu dem Antrieb erfolgen. Dabei kann Gas maßgeblich aus der angeschlossenen Wechseleinheit zur Versorgung des Antriebs vorgesehen werden. Gleichzeitig kann im Baubetrieb die Verteileinrichtung so gesteuert werden, dass bei einem leeren oder teilweise leeren Behälter oder Behältern der Stationäreinheit dieser oder diese vollständig oder zumindest bis zu einem Mindestfüllstand aufgefüllt werden, so dass ein späterer Fährbetrieb oder sonstiger weiterer Baubetrieb der Baumaschine in einem gewünschten Umfang auch nach Entfernen der Wechseleinheit sichergestellt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zu einer erfindungsgemäßen Baumaschine;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zu einem Oberwagen einer erfindungsgemäßen Baumaschine;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Gasverteilsystems nach der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße mobile Baumaschine 10, welche beispielhaft als eine Tiefbaumaschine und insbesondere als ein Bohrgerät ausgebildet ist, ist in Fig. 1 dargestellt. Ein Oberwagen 14 ist vorzugsweise drehbar auf einem Fahrwerk 12 gelagert, welches als ein Raupenfahrwerk ausgebildet sein kann. An dem Oberwagen 14 mit einer Bedienkabine 16 kann an einer Vorderseite über einen Anlenkmechanismus 22 ein Mast 20 angeordnet sein. Der Mast 20 kann als ein Mäkler mit einer vorderen Linearführung 24 ausgebildet sein, entlang welcher ein Schlitten 26 mit einem Bohrantrieb 28 mittels einer Vorschubwinde 27 vertikal verfahrbar und geführt sein kann.
Zum Bilden einer Bauarbeitsvorrichtung 30 ist vorzugsweise ein Bohrwerkzeug 34 an der Unterseite einer Kellystange 32 angeordnet. Die Kellystange 32 ist insbesondere über den Bohrantrieb 28 drehend antreibbar und über ein Seil 36 vertikal verstellbar am Mast 20 gehalten. Am Heck des Oberwagens 40 können Gegengewichte 15 sowie eine Wechseleinheit 40 zur Gasversorgung angeordnet werden. Die Ausbildung einer erfindungsgemäßen Baumaschine 10 als ein Bohrgerät gemäß Fig. 1 ist lediglich beispielhaft, wobei die Baumaschine 10 auch in anderer Weise ausgestaltet sein kann, insbesondere mit anderen Bauarbeitsvorrichtungen 30 zum Tiefbau, etwa mit einer Schlitzwandfräse, einer Ramme oder einem Rüttler.
In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines Oberwagens 14 für eine erfindungsgemäße Baumaschine 10 näher dargestellt. Der Oberwagen 14, welcher an seiner Vorderseite eine Bedienkabine 16 und an seiner Rückseite Gegengewichte 15 aufweisen kann, ist mit mindestens einem Antrieb 18 versehen. Zur Versorgung des Antriebs 18 mit Gas sind an dem Oberwagen 14 vorzugsweise am Heck eine kastenförmige Wechseleinheit 40 mit einer Vielzahl von Gasbehältern 42, insbesondere sogenannten Gasflaschen, und im Inneren des Oberwagens 14 eine Stationäreinheit 50 angeordnet. Die Stationäreinheit 50 kann ebenfalls eine Vielzahl von Gasbehältern zur Aufnahme von Gas aufweisen.
Die Wechseleinheit 40 ist am Oberwagen 14 leicht lösbar und auswechselbar angeordnet, so dass sie bei Entleerung etwa mittels eines Krans oder eines Radladers relativ einfach und schnell durch eine befüllte Wechseleinheit 40 ausgetauscht werden kann.
Während des Wechsels von Wechseleinheiten 40 und/oder in einem Fährbetrieb bei entfernter Wechseleinheit 40 kann eine Versorgung des Antriebs 18 durch Gas aus der Stationäreinheit 50 sichergestellt werden.
In Fig. 3 ist eine mögliche Anschlussanordnung oder ein mögliches Verteilsystem zum Anschließen mehrerer Wechseleinheiten 40 schematisch dargestellt. Hierzu ist eine Verteileinrichtung 60 vorgesehen, an welcher in dem dargestellten Beispiel über entsprechende lösbare Leitungsanschlüsse insgesamt drei Wechseleinheiten 40 mit Gasbehältern angeschlossen sein können. Weiterhin sind an der Verteileinrichtung 60 eine am Oberwagen fest vorgesehene Stationäreinheit 50 sowie der mindestens eine Antrieb 18 angeschlossen.
Die Verteileinrichtung 60 kann mit einer Steuerung versehen sein, mit welcher eine definierte Versorgung und Zuführung von Gas aus den Wechseleinheiten 40 und der Stationäreinheit 50 zu dem Antrieb 18 ermöglicht ist. Ist beispielsweise keine Wechseleinheit 40 an der Verteileinrichtung 60 angeschlossen, so wird durch die Verteileinrichtung 60 sichergestellt, dass der Antrieb 18 über die Stationäreinheit 50 mit Gas versorgt wird. Über die Steuerung der Verteileinrichtung 60 können entsprechende Stellventile zu den Wechseleinheiten 40 und der Stationäreinheit 50 geöffnet oder geschlossen werden.
Bei angeschlossenen Wechseleinheiten 40 kann durch die Verteileinrichtung 60 bewirkt werden, dass der Antrieb 18 ausreichend mit Gas aus den Wechseleinheiten 40 versorgt wird. Weiterhin kann durch die Steuerung der Verteileinrichtung 60 bewirkt werden, dass durch die angeschlossenen Wechseleinheiten 40 auch die Stationäreinheit 50 bei Bedarf wieder mit Gas befüllt wird, so dass bei Abbau der Wechseleinheiten 40 ein autarker Betrieb der Baumaschine 10, insbesondere für einen Fährbetrieb, möglich ist. Weiterhin kann die Verteileinrichtung mit einer Druckeinstelleinrichtung, insbesondere Drosselventilen und/oder einem Verdichter, versehen sein, um bei der Zuführung oder Verteilung von Gas eine definierte Druckänderung zu bewirken. Als Gas kann vorzugsweise Wasserstoff eingesetzt werden. Der Antrieb 18 kann als ein Gasmotor oder eine Brennstoffzelle ausgebildet sein.

Claims

II* Wunderlichs heim il P A T E N T A N W Ä L T E - 10- B3560 PATENTANSPRÜCHE
1. Mobile Baumaschine, insbesondere Tiefbaumaschine, mit einem Fahrwerk (12), einem auf dem Fahrwerk (12) angeordneten Oberwagen (14), einer Bauarbeitsvorrichtung (20), welche am Oberwagen (14) angeordnet ist, mindestens einem gasbetriebenen Antrieb (18) und mindestens einer am Oberwagen (14) leicht lösbar und auswechselbar angebrachten Wechseleinheit (40) zum Speichern von Gas, wobei die am Oberwagen (14) angebrachte Wechseleinheit (40) eine Vielzahl von miteinander leitungsverbundenen Gasbehältern (42) aufweist und in einem Baubetrieb zur Zuführung von Gas mit dem Antrieb (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Oberwagen (14) weiter eine Stationäreinheit (50) fest angeordnet ist, welche zum Speichern einer vorgegebenen Mindestmenge an Gas ausgebildet ist, durch welche ein Betreiben des Antriebs (18) in einem Fahrmodus und/oder in einem Baubetrieb ohne die mindestens eine Wechseleinheit (40) ermöglicht ist.
2. Mobile Baumaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wechseleinheit (40) an einer Rückseite des Oberwagens (14), insbesondere im Bereich von Gegengewichten (15), angebracht ist.
3. Mobile Baumaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Vorderseite des Oberwagens (14) die Bauarbeitsvorrichtung (30), insbesondere an einem Mast (20), angeordnet ist. Mobile Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Verteileinrichtung (60) vorgesehen ist, an welcher die Stationäreinheit (50) und die mindestens eine Wechseleinheit (40) angeschlossen sind und dass die zentrale Verteileinrichtung (60) zur Steuerung einer Gasverteilung zwischen der mindestens einen Wechseleinheit (40) und der Stationäreinheit (50) sowie zur Gaszuführung zu dem mindestens einen Antrieb (18) ausgebildet ist. Mobile Baumaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wechseleinheiten (40) parallel zueinander an der zentralen Verteileinrichtung (60) angeschlossen sind. Mobile Baumaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (60) eine Druckeinstelleinrichtung umfasst, um einen Druck des Gases einzustellen, insbesondere zu erhöhen und/oder zu verringern. Mobile Baumaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinstelleinrichtung einen Verdichter aufweist. Mobile Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas Wasserstoff vorgesehen ist. Mobile Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (18) einen Gasmotor oder eine Brennstoffzelle umfasst. Verfahren zum Betreiben einer mobilen Baumaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Baubetrieb an dem Oberwagen (14) mindestens eine Wechseleinheit (40) angebracht ist, aus welcher dem mindestens einen Antrieb (18) Gas zugeführt wird, und dass in einem Fahrmodus in/oder einem Baubetrieb die mindestens eine Wechseleinheit (40) von dem Oberwagen (14) entfernt ist und dem mindestens einen Antrieb (18) Gas aus der Stationäreinheit (50) zugeführt wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Verteileinrichtung (60) dem Antrieb (18) gesteuert Gas aus der mindestens einen Wechseleinheit (40) und der Stationäreinheit (50) zugeführt wird.
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