Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein System zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie an ein auf einem Boden einer Anlage bewegbar angeordnetes Mobilteil.

Aus der DE 10 2009 057 437 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik bekannt, dass über eine induktive Kopplung elektrische Energie berührungslos übertragbar ist.

Aus der US 2017 / 0 237 295 A1 ist ein System zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie bekannt. Aus der US 2014 / 0 361 635 A1 ist ein System zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie bekannt.

Aus der WO 2013 / 125 556 A1 ist ein System zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie bekannt.

Aus der US 2014 / 0 055 089 A1 ist ein System zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie bekannt.

Aus der US 2010 / 0 224 725 A1 ist ein System zur berührungslosen Übertragung von Energie an Flugobjekte bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur berührungslosen Beladung eines Mobilteils einer Anlage mit verbessertem Schutz auszustatten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 oder 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System sind, dass das System zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie an ein auf einem Boden einer Anlage bewegbar angeordnetes Mobilteil vorgesehen ist, wobei eine Ladeeinheit in einer Ausnehmung des Bodens angeordnet ist, wobei die Ladeeinheit ein Aufnahmeteil aufweist, an dessen Oberseite ein oberes Deckelteil angeordnet ist und an dessen Unterseite ein unteres Deckelteil angeordnet ist, wobei im oberen Deckelteil, insbesondere an der Innenseite des oberen Deckelteils, eine Primärwicklung aufgenommen ist, wobei das Aufnahmeteil zumindest teilweise einen Raumbereich begrenzt, in welchem eine elektronische Schaltung angeordnet ist, wobei eine durch das untere Deckelteil durchgehende Bohrung mit ihrem ersten Endbereich in den Raumbereich mündet und mit ihrem anderen Endbereich in einen weiteren Raumbereich mündet, der zumindest teilweise begrenzt ist von einer am unteren Deckelteil ausgeformten, insbesondere nach unten sich aus dem unteren Deckelteil erhebenden Haubenwand, wobei eine Membran an der Bohrung angeordnet ist.

Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserter Schutz gegen Eindringen von Feuchtigkeit in den Bereich der elektronischen Schaltung gewährleistet ist. Hierzu ist einerseits die Membran an der Bohrung angeordnet und andererseits eine Haube um die Membran herum angeordnet, welche als Taucherglocke wirkt. Somit ist auch bei ansteigendem Grundwasser ein Schutz vorhanden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ladeeinheit ein Ringteil auf, welches auf einer Stufe der als Stufenbohrung ausgeführten Ausnehmung aufgelegt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Ladeeinheit im Boden vorsehbar ist. Das Ringteil ermöglicht ein genaues Ausrichten der Ladeeinheit, so dass die Oberfläche der Ladeeinheit in Flucht bringbar ist mit der

Verfahrfläche und damit ein ungestörtes Überfahren der Ladeeinheit ermöglicht ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aufnahmeeinheit mit dem Ringteil schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und stabile Befestigung ermöglicht ist. Außerdem ist die Aufnahmeeinheit an einem Zentrierrand des Ringteils ausrichtbar. Dabei ist wichtig, dass das Ringteil in der in das Bodenmaterial eingebrachten Stufenbohrung exakt ausgerichtet wird, bevor es mit dem Bodenmaterial verbunden wird, insbesondere schraubverbunden mittels in Dübeln eingebrachten Schrauben oder

stoffschlüssig verbunden mittels Vergussmasse.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das obere Deckelteil mit dem Aufnahmeteil schraubverbunden und mittels zwischengeordneter Dichtung dicht verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine dichte, insbesondere luftdruckdichte, Abdichtung des Raumbereichs erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das obere Deckelteil mit dem Aufnahmeteil schraubverbunden und mittels zwischengeordneter Dichtung dicht verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine dichte, insbesondere luftdruckdichte, Abdichtung des Raumbereichs erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Raumbereich vom oberen Deckelteil, vom unteren Deckelteil und vom Aufnahmeteil begrenzt und/oder umgeben, insbesondere wobei der Raumbereich durch die dichte Verbindung zwischen Aufnahmeteil und oberem Deckelteil sowie zwischen Aufnahmeteil und unterem Deckelteil abgedichtet ist zur Umgebung hin. Von Vorteil ist dabei, dass der Raumbereich druckdicht abgedichtet in der Ladeeinheit angeordnet ist und der thermisch bedingte Luftdruckausgleich nur über die Bohrung erfolgt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membran semipermeabel, insbesondere wasserundurchlässig und luftdurchlässig. Von Vorteil ist dabei, dass ein Luftdruckausgleich ungehindert durch die Membran erfolgt, aber keine Wasserdurchlässigkeit erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membran den zweiten Endbereich überdeckt und/oder am unteren Deckelteil befestigt. Von Vorteil ist dabei, dass der Luftaustausch zwischen dem Raumbereich und dem weiteren Raumbereich nur über die Membran erfolgt. Somit ist die erfindungsgemäße Sicherheit gegen das Eindringen von Wasser in den

Raumbereich gewährleistbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Haubenwand um die Membran, die

Mündungsöffnung der Bohrung zum weiteren Raumbereich hin und/oder den unteren

Endbereich der Bohrung umlaufend ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass die Haubenwand beabstandet ist von der Membran und somit der weitere Raumbereich groß dimensionierbar ist, ohne dass die Haubenwand sehr lange dimensioniert werden müsste.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membran und/oder die Mündungsöffnung der Bohrung am oberen Endbereich des weiteren Raumbereichs angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine maximale Ausnutzung der Schutzfunktion des weiteren Raumbereichs erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Haubenwand mit dem unteren Deckelteil einstückig, insbesondere einteilig, ausgeformt, insbesondere aus Metall oder Kunststoff. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung erreichbar ist und eine Dichtigkeit für den weiteren Raumbereich in einfacher Weise erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung einen Wechselrichter aufweist, dessen wechselspannungsseitiger Anschluss mit der Eingangsseite eines Vierpols, insbesondere Gyrators, verbunden, wobei die Ausgangsseite des Vierpols die Primärwicklung speist, insbesondere wobei der Vierpol Bauelemente, wie zumindest eine Induktivität und eine Kapazität, aufweist, wobei die Bauelemente auf die Frequenz der vom Wechselrichter an seinem wechselspannungsseitigen Anschluss bereit gestellten Wechselspannung resonant abgestimmt sind. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei schwankendem Abstand von der Primärwicklung zur Sekundärwicklung ein hoher Wirkungsgrad bei der induktiven

Energieübertragung erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Kabel zur elektrischen Versorgung der

elektronischen Schaltung durch ein im Bodenmaterial verlegtes Leerrohr zu einer am unteren Deckelteil angeordneten Kabelverschraubung geführt, insbesondere so dass das Kabel abgedichtet durch das untere Deckelteil hindurch in den Raumbereich geführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Energiezufuhr in hoher Schutzart erfolgt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen Aufnahmeteil und Bodenmaterial

Vergussmasse angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das Eindringen von Wasser in die Stufenbohrung des Bodenmaterials erschwert ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Oberfläche des oberen Deckelteils bündig mit der Verfahrfläche, also Oberfläche des Bodenmaterials, angeordnet, so dass ein Überfahren des oberen Deckelteils für das Mobilteil ermöglicht ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Überfachen der Ladeeinheit ermöglicht ist. Hierzu ist das obere deckelteil vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes System schematisch dargestellt.

IN der Figur 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Figur 1 dargestellt.

Wie in den Figuren gezeigt, weist der Boden einer Anlage Bodenmaterial 15 auf, dessen Oberfläche eine Verfahrfläche für Mobilteile darstellt.

In den Boden ist eine Stufenbohrung eingebracht, in welcher ein als Ladeeinheit für das Mobilteil fungierendes Primärteil aufgenommen ist.

Die Mobilteile weisen an ihrer Unterseite Sekundärwicklungen auf, so dass elektrische Energie induktiv übertragbar an die Mobilteile ist.

Hierzu weist das Primärteil ein Aufnahmeteil 5 auf, an dessen Oberseite ein oberes Deckelteil 6, insbesondere ein Kunststoffdeckel, mit Primärwicklung 13 aufgenommen ist und an dessen Unterseite ein unteres Deckelteil 4 aufgenommen ist.

Die Primärwicklung 13 ist an der Unterseite des oberen Deckelteils in rechteck- oder kreisspiralförmig verlaufende Nuten eingelegt.

Das obere Deckelteil 6 ist mittels Schrauben mit dem Aufnahmeteil 5 schraubverbunden und dicht mittels einer Dichtung, insbesondere Flachdichtung, mit dem Aufnahmeteil 5 verbunden.

Das untere Deckelteil 4 ist mittels Schrauben 14 mit dem Aufnahmeteil 5 schraubverbunden und ebenfalls mittels einer zweiten Dichtung 20, insbesondere Flachdichtung, dicht mit dem Aufnahmeteil 5 verbunden.

Im Aufnahmeteil 5 ist ein Raumbereich zur Aufnahme von Elektronik ausgebildet. Im

Bodenbereich ist ein Kabelkanal ausgebildet, in welchem ein Leerrohr 10 verlegt ist, in welchem ein Kabel 9 bis hin zu einer am unteren Deckelteil 4angeordneten

Kabelverschraubung 1 1 geführt ist. Durch diese Kabelverschraubung 1 1 ist das Kabel 9 dicht führbar und weiter durch eine Ausnehmung im unteren Deckelteil 4 zum Raumbereich 12. Somit ist die Elektronik mit elektrischer Energie versorgbar. Vorzugsweise weist die Elektronik einen Wechselrichter auf, dessen wechselspannungsseitiger Anschluss einen Gyrator speist, dessen Kapazität und Induktivität auf Resonanz zu der Frequenz der Wechselspannung am wechselspannungsseitigen Anschluss abgestimmt ist. Somit ist einem aus der Primärwicklung und einer Kapazität gebildeten Schwingkreis Strom aus dem Gyrator als stromquellenartige Energiequelle zuführbar.

Der Schwingkreis ist derart dimensioniert, dass seine Resonanzfrequenz auf die Frequenz abgestimmt ist, also der Frequenz gleicht.

Die Anschlussdrähte der Primärwicklung 13 sind also zur im Aufnahmeteil 5 angeordneten Elektronik geführt. An der Unterseite des unteren Deckelteils 4 ist eine durchgehende Bohrung angeordnet, welche in den Raumbereich mündet. Eine semipermeable Membran ist an der Bohrung angeordnet, so dass zwar Luft durch die Bohrung in den Raumbereich gelangen kann oder vom Raumbereich durch die Bohrung austreten kann, nicht aber Wasser. Die Membran ist also luftdurchlässig und wasserundurchlässig, also hydrophob.

Die an der Unterseite des unteren Deckelteils 4 angeordnete Mündung der Bohrung mündet in einen von einem Haubenbereich 1 umgebenen Raumbereich. Dieser Haubenbereich 1 ist nach unten gerichtet. Hierzu weist der Haubenbereich 1 eine umlaufende Haubenwand auf, welche vom unteren Deckelteil 4 nach unten hervorragt. Die Haubenwand umläuft dabei die Mündung der Bohrung, so dass gegebenenfalls auftretendes und ansteigendes Grundwasser nur gegen das Ansteigen im vom Haubenbereich umgebenen Raumbereich wirkende Luftdruckerhöhung ansteigen kann. Wenn also der Wasserstand außerhalb des

Haubenbereichs 1 ansteigt, ist ein Ansteigen im vom Haubenbereich umgebenen

Raumbereich geringer. Zusätzliche Sicherheit gegen das Eindringen von Wasser in den vom Aufnahmeteil aufgenommenen Raumbereich bewirkt auch die Membran 2.

Somit ist eine hohe Sicherheit erreicht.

Die Oberseite des oberen Deckelteils 6 ist bündig mit der Oberfläche des Bodenbereichs ausgeführt, so dass das Primärteil vom Mobilteil überfahrbar ist. Das Aufnahmeteil 5 ist an seinem äußeren Umfang mit einem Ring verbunden, der auf einer Stufe der im Bodenmaterial eingebrachten Stufenbohrung aufgelegt ist. Der Zwischenraum zwischen Primärteil und Bodenmaterial wird mit Vergussmasse 8 zumindest teilweise befüllt.

Wenn nun am Haubenbereich Wasser ansteht und die Temperatur der Elektronik sich erhöht, dehnt sich das Luftvolumen im Raumbereich und im Haubenbereich aus. Bei Abkühlung der Elektronik zieht es sich zusammen. Denn die sich ausdehnende Luft durchfließt die Membran 2 in beide Richtungen ungehindert.

Die Haubenwand ist einstückig mit dem unteren Deckelteil 4 ausgebildet, insbesondere aus Metall oder Kunststoff.

Vorzugsweise deckt die Membran die Mündung der Bohrung ab.

In der vorgenannten Beschreibung bezieht sich„unten" auf die Gravitationsrichtung. Somit ist das untere Deckelteil in Gravitationsrichtung unterhalb des Aufnahmeteils angeordnet und das obere Deckelteil oberhalb des Aufnahmeteils, also entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des Haubenabschnitts eine elastische Hülle am unteren Deckelteil 4 um die Mündung der Bohrung herum angeordnet. Somit ist eine noch weiter erhöhte Sicherheit gegen das Eindringen von Wasser erreicht, das das Material der elastischen Hülle wasserundurchlässig und luftundurchlässig ist.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind im Raumbereich der elektronischen Schaltung und/oder an der Innenseite des unteren Deckelteils 4

Kondensatoren angeordnet, welche als mit der Primärwicklung parallel und/oder in Reihe geschaltete Kapazität wirken und somit zusammen mit der Primärwicklung den Schwingkreis bilden. Dabei ist die

Kapazität derart, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises der Frequenz der am wechselspannungsseitigen Anschluss bereit gestellten Wechselspannung gleicht. Bezugszeichenliste Haubenabschnitt

Membran, insbesondere semipermeable Membran Bohrung, insbesondere durchgehend

unteres Deckelteil

Aufnahmeteil

oberes Deckelteil, insbesondere Kunststoffdeckel erste Dichtung, insbesondere Flachdichtung Verguss

Kabel

Leerrohr

Kabelverschraubung

Raumbereich

Primärwicklung

Schraube

Bodenmaterial

zweite Dichtung