Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen motorisierten Laufwagen für Seilbahnen, sowie auch Seilkräne z.B. des Typs„Blondin" welcher, zwecks eigener

Fortbewegung, auf ein Warpseil, auf ein Zugseil oder auf das Tragseil wirkt und welcher mit einer Seilwinde oder einer anderen bekannten Lasthebevorrichtung für das Anheben von Lasten ausgestattet sein kann, wobei der Laufwagen mit

Vorrichtungen für die Rückgewinnung und Speicherung der, während der Fahrt des Laufwagens von einem höher gelegenen Bereich zu einem niedriger gelegenen Bereich und eventuell während des Absenkens der Last in Richtung Boden, erzeugten Energie ausgestattet ist, um diese Energie für die Rückführung des Laufwagens, vom niedriger gelegenen Bereich zum höher gelegenen Bereich und/oder für das Anheben der Last zu nutzen. Beispielsweise für den Transport von Baumstämmen vom Bereich der

Schlägerung, meist an Berghängen, zum Bereich der Verladung auf Fahrzeuge, meist im Talbereich und auf niedrigerem Niveau, werden Seilkräne eingesetzt deren Laufwagen entweder über ein, mittels bergseitiger Seilwinde bewegtes, Zugseil angetrieben ist oder deren Laufwagen selbstfahrend ist. Im Fall von selbstfahrenden Laufwägen, können diese verschiedener Art sein:

- mit motorbetriebener Seilwinde welche auf dem Laufwagen installier ist und auf ein Warpseil wirkt welches bergseitig verankert ist,

- mit, am Laufwagen vorgesehenen motorbetriebenen, Seilrollen welche auf das, die Seilrollen umschlingende, Warpseil oder Zugseil wirken,

- mit motorbetriebenen Raupen welche durch Reibung auf das Tragseil

wirken;

BESTÄTIGUNGSKOPIE dabei können die Seilrollen, bzw. die Raupen, durch andere bekannte

Vorrichtungen ersetzt werden um die Antriebskraft auf ein Seil zu übertragen.

Für das Anheben und Absenken der Last sind die besagten Laufwägen mit motorbetriebener einfacher oder doppelter Seilwinde oder mit einer bekannten Lasthebevorrichtung ausgestattet.

Insbesondere die selbstfahrenden Laufwägen sind sehr verbreitet und sind, sei es für das Verfahren des Laufwagens, als auch für das Anheben der Lasten üblicherweise mit Hydraulikmotoren ausgestattet, diese Hydraulikmotoren werden von mindestens einer Pumpe gespeist welche von einem Verbrennungsmotor angetrieben ist welcher, wie auch die Hydraulikpumpen, über eine Fernlenkung gesteuert wird.

Die Praxis hat gezeigt, dass der hydraulische Antrieb mit Verbrennungsmotor einem beachtlichen Verschleiß ausgesetzt ist und somit auch beachtliche Wartung benötigt, Lärm erzeugt, Umwelt belastend ist und beträchtliche Energie

verschwendet. Weiters erfordert der besagte Antrieb einen häufigen Wechsel und die Entsorgung des Hydrauliköls und des Öls des Verbrennungsmotors sowie die Durchführung des Nachtankens und der Wartungsarbeiten in meist schwierigem Gelände und unter gefährlichen Umständen. Betreffend der vorgenannten

Energieverschwendung ist es bekannt, dass durch das Verfahren einer mittleren Last auf einem Gefälle in Richtung Abladebereich ungefähr das dreifache der Energie aufgewandt wird welche notwendig ist um den unbeladenen Laufwagen vom Abladebereich bis zum Ladebereich zu fahren, dies vor allem auch weil der Wirkungsgrad der Hydraulikantriebe nur bei ca. 60% liegt und somit die Leistung des Verbrennungsmotors dementsprechend erhöht werden muss.

Aus der CH 634785 ist ein„Selbstfahrwerk für eine Seilschwebebahn" bekannt wobei der auf dem„Selbstfahrwerk" installierte Motor,„Seilscheiben" antreibt um welche das Zugseil geschlungen ist; dieser Antrieb wirkt während der Talfahrt nicht als Stromgenerator und es ist nicht eine Energierückgewinnung und/oder eine Energiespeicherung während der Talfahrt, bzw. während Bremsmanöver, vorgesehen. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe einen selbstfahrenden, ferngesteuerten Laufwagen für Seilbahnen der oben genannten Art zu schaffen welcher mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, nicht die Umwelt belastet, geräuscharm ist und keine Auftankarbeiten sowie wenig Wartung erfordert.

Für die Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, den selbstfahrenden Laufwagen mit einem Energierückgewinnungssystem zu versehen, welches während des Verfahrens vom Aufladebereich zum Abladebereich oder auch in umgekehrter Richtung und/oder während des Absenkens der Last, sowie auch während der Bremsmanöver arbeitet und mit einem Energiespeichersystem für die rückgewonnene Energie auszustatten, welches geeignet ist, um die Rückführung des unbeladenen oder teilweise beladenen Laufwagens in den Aufladebereich und die eventuelle Aufnahme der Last, ohne Nutzung zusätzlicher Energiequellen, zu erreichen.

Erfindungsgemäß werden für das Verfahren des Laufwagens und für das Anheben der Last Elektromotoren eingesetzt welche, während der Fahrt des Laufwagens, bzw. während des Absenkens der Last, und eventuell auch während der

Bremsmanöver, als Stromgeneratoren wirken, um eine Batterie (einen

elektrischen Akkumulator) und/oder einen oder mehrere gleich- oder

verschiedenartige Speicher für elektrische Energie wie Akkumulatoren,

Superkondensatoren und/oder für kinetische Rotationsenergie (Flywheel Energie Storage Unit) und/oder für pneumatischen oder hydraulischen Druck, aufzuladen. Der genannte Speicher kinetischer Rotationsenergie, sowie auch die

Kondensatorengruppe, ist besonders geeignet, weil deren Nutzungsbereitschaft nicht von der Auflade- und Abladefrequenz, bzw. vom Entladeniveau und von den Temperaturschwankungen im Einsatzbereich, abhängig ist, weiters sind beide Speicher für die Speicherung der Energie über relativ kurze Zeitintervalle geeignet. Die Speicherung der elektrischen Energie mittels Batterie kann zur Aufladung des Speichers der kinetischen Rotationsenergie bzw. der

Kondensatorengruppe, z.B, im Fall der Inbetriebnahme des Laufwagens bei entladenem Speicher für kinetische Rotationsenergie und/oder der Kondensatorengruppe, bzw. für die Energieversorgung der elektronischen

Steuereinheit, dienen. Vorteilhafterweise wird eine zweite Batterie mit kleinerer Leistungsfähigkeit, spezifisch für die Versorgung der Elektronik, insbesondere der elektronischen Steuereinheit des Systems und des Empfängerteils der Fernbedienung,

vorgesehen. Erfindungsgemäß funktioniert der Laufwagen, insbesondere bei einem bestimmten Höhenunterschied zwischen dem Aufladebereich und dem Entladebereich, autark, ohne Energiezuführung von außen. Während des Verfahrens des beladenen Laufwagens entlang einer Seilstrecke mit Gefälle und während des eventuellen Absenkens der Last erfolgt die Bremsung auf regenerative Art indem, mittels dem Motor/Generator, der Speicher z.B. für kinetische Rotationsenergie und/oder eine Kondensatorengruppe und/oder die vorgenannte elektrische Batterie für das Betriebssystem geladen wird. Im Fall eines Transports mit beachtlicher Last entlang einer Strecke mit beachtlichem Gefälle kann es vorkommen dass, sei es die Batterie, als auch der Speicher für kinetische Rotationsenergie, bzw. die Kondensatorengruppe oder anderen Energiespeicher, den maximalen

Ladungsgrad erreichen und dass somit eine Dissipation der überschüssigen Energie, auf bekannte Weise, z.B. mittels einem Elektromotor welcher eine

Bremsluftschraube antreibt und/oder mittels eines verschleißfreien Bremssystems (Retarder), notwendig ist. Die Bremsluftschaube ist eine Ventilator, so

dimensioniert dass er im Drehzahlbereich des Antriebsmotors die gewünschte Leistung abnimmt (den gewünschten Drehwiederstand liefert) und dadurch überschüssige Energie in Wärme abführt. Die Bremsen welche auf die

Fortbewegungsvorrichtung des selbstfahrenden Laufwagens, bzw. auf die Winde oder die Vorrichtung für das Anheben und Absenken der Last, wirken, dienen ausschließlich im Notfall und um die entsprechenden Motoren, während der entsprechenden Manöver, im arretierten Zustand zu sichern und somit nicht um die Fahrgeschwindigkeit des Laufwagens, bzw. die Bewegungen beim Absenken der Last, zu beeinflussen. Die Funktion der Bremsen und der Vorrichtungen für den Abbau der überschüssigen Energie werden von der elektronischen

Schaltzentrale, in Abhängigkeit des Notzustandes und der Anforderung des Arretierzustandes der Bewegungen, bzw. in Abhängigkeit des Speicherzustandes des oder der Energiespeicher, gesteuert.

Der erfindungsgemäße, selbstfahrende Laufwagen mit mindestens einem

Energiespeicher arbeitet beispielsweise gemäß folgendem Zyklus, und wird anhand einer Ausführung mit Speicher kinetischer Rotationsenergie erklärt:

- es erfolgt das Aufladen der Speichervorrichtung für z.B. kinetische

Rotationsenergie, mittels der, während der Arbeitszyklen des vorherigen Tages, aufgeladenen Batterie,

- Verfahren des unbeladenen oder teilweise beladenen Laufwagens vom

Abladebereich in den Beladebereich mittels der vom Speicher z.B. für kinetische Rotationsenergie, an den Motor des Laufwagens, gelieferten

Energie,

- Anheben der Last mittels der z.B. vom Speicher für kinetische

Rotationsenergie gelieferten Energie,

- Verfahren des beladenen Laufwagens talwärts wobei der Motor des

Laufwagens als Generator, zwecks Aufladen des Speichers z.B. für kinetische Rotationsenergie und der elektrischen Batterie, wirkt; bei

Erreichen der maximalen Speicherkapazität der besagten

Speichervorrichtungen werden die, auf dem Laufwagen installierten, Energie-Dissipationsvorrichtungen (z.B. Elektromotor mit

Bremsluftschraube und/oder Retarder) aktiviert,

- Arretieren des Laufwagens im Abladebereich durch Betätigung der Bremse,

- Absenken der Last wobei der Motor der Seilwinde, bzw. der

Lasthebevorrichtung, als Generator wirkt um eventuell die

Speichervorrichtungen weiter aufzuladen; Arretieren des Absenkens der Last mittels der auf die Seilwinde/Lasthebevorrichtung wirkenden Bremse,

- Abkoppeln der Last und Einholen des Seiles durch Betätigung der

Seilwinde mit der, von den Speichervorrichtungen gelieferten Energie, - Verfahren des unbeladenen Laufwagens in den bergseitigen

Beladungsbereich wobei der Motor des Laufwagens mit Energie aus dem Speicher z.B. für kinetische Rotationsenergie gespeist wird.

Am Ende eines jeden Arbeitstages ist es vorteilhaft den unbeladenen

Laufwagen in den höher gelegenen Seilbahnbereich zu verfahren um, am

Morgen des nächsten Tages, nicht die Energie aus den Speicherbatterien für die Aufladung des Speichers z.B. für kinetische Rotationsenergie nutzen zu müssen und um den Laufwagen sofort betriebsbereit vorzufinden. Die Erfindung schließt nicht aus dass, für den Betrieb der Seilwinde ein einfacher, während des Absenkens der Last nicht als Generator verwendbarer, Motor eingesetzt wird, insbesondere wenn im Abladebereich nur kleine

Höhenunterschiede zwischen Laufwagen und Boden vorliegen. In diesem Fall wird der Motor der Seilwinde/Lasthebevorrichtung auch während des

Einholens des Lastseiles, bzw. während des Rückholens der

Lasthebevorrichtung, mit gespeicherter Energie gespeist.

Erfindungsgemäß können die im Automobilsektor bereits erfolgreich erprobten „Range Extender" (Reichweitenverlängerer) eingesetzt werden. Range

Extender bestehen aus einer kompakten Verbrennungsmotor-Generator Einheit, welche sich durch eine leichte Bauweise auszeichnen und eine elektrische Leistung von bis zu 30kW liefern können. Wenn die regenerativ gewonnene Energie nicht ausreicht den Kran zu betreiben, speist der Range Extender dabei zusätzliche Energie in den/die Energiespeicher ein, wodurch das Einsatzgebiet für den erfindungsgemäßen Laufwagen auf flache Bahnen sowie aufsteigende Bahnen erweitert werden kann.

Weiters bieten sich die elektrischen Antriebe an, durch Vorsehen bekannter Sensoren, die angehobene, bzw. transportierte, Last zu messen und diese Messwerte auch für den Überlastungsschutz des Laufwagens, des

Laufwagenantriebs und der Seilbahnanlage zu nutzen.

Auf bekannte Weise können weitere Sensoren vorgesehen werden welche das Verringern der Fahrgeschwindigkeit und das Stoppen des Laufwagens im Auflade- und Abladebereich steuern. Vom erfindungsgemäßen Laufwagen werden keine Verbrennungsgase ausgestoßen, es sind keine Auftankarbeiten notwendig, es muss kein Altöl entsorgt werden, nur die Kugellager der rotierenden Teile sind dem Verschleiß ausgesetzt weshalb die Wartung sehr begrenzt ist, es wird kein Treibstoff verbraucht und der Betrieb erfolgt geräuscharm und mit Auftritt minimaler Vibrationen.

Im Fall der Speicherung der rückgewonnenen Energie in einer

Kondensatorengruppe wird diese über einen Umrichter mit Gleichstrom versorgt, bei maximalem Ladezustand der Kondensatorengruppe wird auch hier die überschüssige Energie z.B. über einen Elektromotor mit

Bremsluftschraube oder/und Retarder abgeleitet. Die Erfindung wird anhand eines, in der beigelegten Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen, selbstfahrenden Laufwagens, mit Speicherung der rückgewonnenen Energie in einem Speicher für kinetische Rotationsenergie näher erklärt, dabei erfüllt die Zeichnung rein erklärenden, nicht begrenzenden Zweck. Das Funktionsprinzip ist bei der Ausführung des Seilkranes mit Superkondensator-Speicher und/oder eines anderen Speichers unverändert.

Die Fig. 1 zeigt das Funktionsschema eines selbstfahrenden, ferngesteuerten erfindungsgemäßen Laufwagens mit zwei Seilrollen welche, zwecks Verfahren des Laufwagens, auf ein Zugseil oder ein Warpseil wirken und mit einer einfachen Seilwinde für das Anheben der Last.

Das Verfahren des selbstfahrenden Laufwagens erfolgt auf bekannte Art mittels zwei Seilrollen 1 um welche sich das bergseitig verankerte und talseitig mit Gegengewicht belastete Zugseil oder Warpseil 10 schlingt. Diese besagten Seilrollen 1 sind über ein Untersetzungsgetriebe 1a von einem elektrischen Motor/Generator M/G angetrieben. Vorzugsweise wirkt auf die selbe Antriebswelle eine Bremse 1 b und ein Retarder 1 c, beide sind elektronisch gesteuert.

Das Anheben, bzw. das Absenken, der Last erfolgt über eine einfache

Seilwinde 5 mit Seil 50 welche von einem elektrischen Motor/Generator m/g, über ein Untersetzungsgetriebe 5a, angetrieben wird und mittels elektrisch betriebener Bremse 5b überwacht ist.

Beide der vorgenannten Motoren/Generatoren M/G und m/g sind unter sich elektrisch verbunden A und von spezifischen elektronischen Einheiten 8b, 8a gesteuert welche mit einer elektronischen Schalteinheit 6 verbunden C sind, welche ihrerseits mit dem Empfängerteil der Fernbedienung 7 verbunden ist. Weiters sind beide Motoren/Generatoren MG und m/g mit den aufladbaren Batterien 3 und 3a, mit dem Speicher für kinetische Rotationsenergie (FESU) 4 und mit dem Motor 2m mit Bremsluftschraube 2, elektrisch verbunden. Die

Batterie 3 dient zur Aufladung des Speichers für kinetische Rotationsenergie 4 im Fall dass dieser, z.B. infolge einer längeren Arbeitspause des Laufwagens des Seilkrans, leer ist, während die Batterie 3a für die Speisung der

Steuerelektronik 6, 8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und des Empfängerteils 7a der Fernbedienung 7, dient.

Die zentrale elektronische Steuereinheit 6 ist mit den spezifischen

elektronischen Einheiten 8b, 8a für die Steuerung der Motoren/Generatoren M/G und m/g, mit der spezifischen Steuereinheit 8c für die Steuerung des Motors 2m mit Bremsluftschraube 2, mit der spezifischen Steuereinheit 8e für die Steuerung der Energie-Aufladung der Batterien 3, 3a, bzw. der Energie- Entnahme aus diesen und mit der spezifischen elektronischen Einheit 8 für die Energie-Aufladung des Speichers für kinetische Rotationsenergie 4, bzw. für die Energie-Entnahme aus diesem, verbunden C.

In Abhängigkeit des Energiebedarfes für das Verfahren Laufwagens, bzw. für das Anheben der Last, bestimmt die zentrale elektronische Steuereinheit 6 die Einspeisung von elektrischer, vom Speicher 4 für kinetische Rotationsenergie gelieferter, Energie oder, im Fall dass dieser sich in einem entleerten Zustand befindet, vorher dessen Aufladung mittels elektrischer Energie aus der aufgeladenen Batterie 3.

Während der Phase des Verfahrens des Laufwagens auf einem Gefälle, bzw. während des Absenkens der Last, funktionieren die Motoren Generatoren M/G, bzw. m/g, als Stromgeneratoren und die zentrale elektronische Steuereinheit 6 gibt den Konsens über die spezifischen elektronischen Einheiten 8, 8e zur Aufladung der Batterien 3, 3a, bzw. des Speichers 4 für kinetische

Rotationsenergie. Im Fall der vollen Aufladung der Batterien 3, 3a und des Speichers 4 für kinetische Rotationsenergie, gibt die zentrale elektronische Steuereinheit 6, über die spezifische elektronische Einheit 8c, den Konsens zur Stromversorgung für den Motor 2m für die Energiedissipation mittels

Bremsluftschraube 2, bzw. für den Einsatz des Retarders 1 c. Die Bremse 1 b für den Laufwagen und die Bremse 5b der Seilwinde 5 dienen um (in Notfällen) das Verfahren des Laufwagens, bzw. das Absenken der Last, zu blockieren und in arretiertem Zustand zu halten. Natürlich hängt die Energierückgewinnung während des Verfahrens des

Laufwagens talwärts, direkt vom Gewicht der Last und des Laufwagens und vom Gefälle der Strecke, und die Energierückgewinnung während des

Absenkens der Last, vom Gewicht der Last und von der Höhe des Laufwagens zum Boden, ab. In jedem Fall hat der unbeladene Laufwagen, welcher bergwärts in den Aufladebereich zu verfahren ist, im Durchschnitt ein Drittel des Gewichtes des beladenen Laufwagens und das Gewicht der

Ladevorrichtung samt dem Lastseil ist ein minimaler Teil des Gewichtes der Last, die rückgewinnbare Energie ist also in beiden Fällen ein vielfaches der Energie welche notwendig ist um den Laufwagen, durch Antrieb der Seilrollen, bergwärts in den Aufladebereich zu bringen, bzw. um durch Betätigung der

Seilwinde 5 das Lastseil 5a und die Ladevorrichtung, ohne angekoppelter Last, einzuholen und auf jeden Fall ausreichend für energieautarken Betrieb auch unter Berücksichtigung des effektiven Wirkungsgrades der einzelnen

Vorrichtungen für die Energierückgewinnung und Speicherung.

Im Fall dass der Speicher für kinetische Rotationsenergie 4 erfindungsgemäß z.B. durch eine Kondensatorengruppe 4, und die elektronische Einheit (AC/DC) 8 durch einen Umrichter (DC/DC) 8 ersetzt werden, wird die an den

Motoren/Generatoren M/G, m/g rückgewonnene elektrische Energie

(Wechselstrom) über Umrichter (AC/DC) 8b und 8a in den Gleichstromkreis A eingespeist. Der Umrichter (DC/DC) 8 überträgt die Leistung vom

Gleichstromkreis A auf die Kondensatorengruppe 4, dieser Umrichter 8 ist erforderlich um die Spannung im Gleichstromkreis A konstant zu halten, während sich die Spannung in der Kondensatorengruppe 4, abhängig von dessen Ladezustand ändert. Bei Erreichen des maximalen Ladezustandes in der Kondensatorgruppe 4 wird die überschüssige Energie über einen Motor 2m mit Bremsluftschraube 2, bzw. über Retarder 1c, abgeleitet