越野生产线
阅读说明：本技术 越野生产线 (Cross-country production line ) 是由 C·霍根多恩 于 2019-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种越野生产线,所述越野生产线包括多个履带式移动的、电驱动的处理机械,所述处理机械具有至少两个选自以下组的处理机械：破碎机、分类机、传送带设备,其中,能由这些处理机械中的至少一个处理机械为这些电驱动的处理机械中的至少一个另外的处理机械提供电能,其中,提供电能的处理机械具有风力设备WM和/或光伏设备PV。(The invention relates to an off-road production line comprising a plurality of crawler-type mobile, electrically driven processing machines having at least two processing machines selected from the group of: a crusher, a classifier, a conveyor belt installation, wherein at least one further of the electrically driven treatment machines can be supplied with electrical energy by at least one of the treatment machines, wherein the treatment machine supplying electrical energy has a wind power installation WM and/or a photovoltaic installation PV.)
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的特征的越野生产线。
背景技术
在本发明的范畴内的越野生产线是选自以下组的多个处理机械的组合：破碎机、分类机和传送带设备。已知通过多个履带式移动的处理机械来构建生产线，例如以便将在采石场中获取的材料首先破碎，随后分类并在需要时堆存。这些处理机械中的每个也可单独使用。
已知以电的方式运行这些机械。为此，可在这些机械之一上设置柴油发电机。也可设想单独的发电机，所述单独的发电机提供用于运行机械所必须的能量。无论如何，由于柴油机的废气和噪音就地产生排放。附加地，必须提供用于运行柴油机所必须的燃料。受技术限制，柴油机的效率约为35％。发电机的柴油机以恒定的转速同时运行，以便可通过所述发电机持续地提供期望的电功率，而与实际上是否需要这种功率无关。如下已经是一种进步：可由一个唯一的发电机为上述机械中的多个供能，从而一方面较好地利用所述发电机，并且另一方面可取消将多个单独发电机应用到各机械上的运行。尽管如此，在这种越野生产线中仍存在改善潜力。
发明内容
本发明所基于的目的是，进一步改进上述越野生产线，更确切地说，在减少排放方面和在改善资源利用的情况下进行进一步改进。
此外，要阐明一种改进的用于运行越野生产线的方法，在所述方法中也改善地利用现有的资源。
所述目的通过一种具有权利要求1的特征的越野生产线来实现。
用于运行越野生产线的方法是权利要求16的主题。
相应的从属权利要求涉及本发明的有利的进一步改进方案。
根据本发明的越野生产线包括多个履带式移动的、电驱动的处理机械，所述处理机械具有至少两个选自以下组的加工机械：破碎机、分类机、传送带设备，其中，能由这些处理机械中的至少一个处理机械为这些电驱动的处理机械中的至少一个另外的处理机械提供电能，其中，提供电能的处理机械具有风力设备和/或光伏设备。
在这种越野生产线中，除传送带设备之外，相应的处理机械相对少地移动并且主要固定地位于一处。尽管如此，它们仍可通过履带行走机构在越野区域之内是可移动的。
根据本发明的越野生产线适合在至少两个处理机械之间分配能量，其中，在本地获取的、可再生的电能由这些处理机械中的至少一个处理机械提供。在本地获取可再生能量使得所述越野生产线的电池较小。特别地，可完全用可再生能量为所述越野生产线的电池充电，只要足够的充电时间可供使用。
借助根据本发明的越野生产线，从另外的来源获取能源不是绝对必须的。理论上，整个越野生产线可至少暂时地通过存储的、来源于风力或太阳能的电能来运行。而运行时间可能缩短，特别是当上述处理机械分别具有例如大于12t的总重的规模时。在实际中，为了较长时间的运行，符合目的的是：从另外的能量来源(例如从能源供应商的地方电网)取得一部分能量。
可行的是，多余的可再生能量从一台处理机械引导向另一台处理机械，其中，上述可再生的电能已在处理机械之一处在现场产生，并且不是例如从外部网络取得的生态电力。本发明不排除以下情况：设备完全用来自于不同来源的生态电力运行。
在本发明的有利的进一步改进方案中，所述风力设备具有桅杆。为了运输履带式移动的加工机械，所述桅杆是能收折的。所述桅杆可设置在相应的处理机械的壳体上。
在确定的处理机械中、例如在传送带设备中，可行的是，所述桅杆设置在如下位置：所述桅杆在该位置中可相对于周围环境安装得特别高，例如在所述传送带设备的卸料端处。对于各个处理机械的可移动式使用重要的是，所述桅杆不会成为在从一个使用地点运输到下一个使用地点期间的障碍。所述桅杆可例如在这些处理机械的停机时间期间展开，以便保护所述桅杆以防由其他工程机械导致的损坏、例如挖掘机的悬臂，所述悬臂将材料运送给所述处理机械之一或从所述处理机械之一运走。
在本发明的范畴内，提供电能的加工机械优选自身是完全电驱动的处理机械。这样的处理机械没有内燃机，并且也没有柴油发电机。完全电驱动是可行的，只要能提供所必须的电能。在与另外的处理机械联合成越野生产线的状态下特别有利的是，仅使用自身完全电驱动的处理机械。也就是说在这种情况下，这些处理机械中的每个处理机械都具有足够尺寸的存储器，所述存储器提供确定运行时间所必须的电能供使用。
由于各个处理机械的能量需求不同，故存储器的大小也可不同。通过智能的负载分配可使所述存储器充电和放电为，使得确保越野生产线的最大运行时间。
在本发明的一种进一步改进方案中，提供能量的处理机械具有用于能量分配的控制器。借助于这种控制器，未使用的电能能被馈送到蓄能器中。所述蓄能器是这种处理机械的蓄能器。也可以是配属给所述处理机械的外部的蓄能器。这种外部的蓄能器在本地设置在所述越野生产线的现场。特别地，每个处理机械都具有蓄能器以用于所述处理机械的纯电动运行。
借助于所述用于能量分配的控制器能将分别产生的电能馈送到一个另外的处理机械的蓄能器中。当提供电能的加工机械完全充满电并且可将多余的能量给到另外的处理机械的蓄能器时，这是符合目的的。未使用的或由该处理机械产生的电能原则上也能馈送到外部的蓄能器中。
越野生产线的根据本发明的设计也包含以下可行方案：当在处理机械上的相应蓄能器的尺寸没有大到使得越野生产线能够运行足够长的时间时，外部的蓄能器作为缓冲器接入。所述外部的蓄能器的容量越大，则运行可维持的时间越长。
附加于获取可再生能量，在本发明的范畴内可行的是，所述处理机械中的至少一个处理机械连接或已连接到固定的或可移动的供电器上。这视为是对获取可再生能量的补充。风力设备或光伏设备的运行完全独立于相应的处理机械的运行。风力设备可昼夜工作。只要阳光照射，光伏设备就产生电能。而在出现风吹和阳光照射都不足够强的情况时，可能必须为了运行所述越野生产线而供给外部的能量。要么来自供电商的电网或要么经由连接到移动的可用供电器。在此可以是柴油发电机。但也可设想在本地的用于产生能量的手段，例如与越野生产线相连的可移动的太阳能设备亦或可移动的风力设备。经由这些可移动的能量获取设备，可再一次显著地提升可再生能量在处理机械运行中的份额。
可行的是，可移动的供电器也至少包括外部的蓄能器，所述外部的蓄能器轮流运输给所述越野生产线。所述外部的蓄能器如何充电是次要的。所述外部的蓄能器优选已经用生态电力充电。
在本发明的一种进一步改进方案中，为了紧急状况，所述处理机械之一可具有发电机，经由所述发电机给所述处理机械中的至少一个另外的处理机械提供电能。仅在紧急情况下使用所述发电机、特别是柴油发电机，也就是说，在既没有外部能源供使用，也不能提供必须量的可再生能量的情况下。
在本发明的一种进一步改进方案中，所述越野生产线具有控制单元，所述控制单元构造用于，控制用于履带行走机构的第一电动机的能量供应和用于处理机械的固定运行的至少一个另外的电动机的能量供应。所述控制单元调节和控制在处理机械的相应主驱动器和作为相应的处理机械的辅助驱动器的另外的电动机之间的能量分配。这样的控制单元优选位于每个处理机械上，因为对于整体概念而言重要的是，与需求和要求相适应地对供支配的能量进行分配。如果其他功能需要能量，则所述控制单元可限制到电动机的能量供应。所述控制单元与监测单元连接，机器操作者经由所述监测单元获得关于处理机械的至少一个存储器的充电状态的信息以及关于在纯电池运行的情况下处理机械预计的剩余运行时间的信息。
如果更换处理机械的蓄能器、更确切地说将空的存储器更换为满的存储器，则可增加运行时间。为此，所述处理机械的蓄能器也能够以能彼此互换的方式构型。在这种情况下是兼容的蓄能器，所述兼容的蓄能器能以类似于模块化系统的方式与不同的处理机械连接。
在本发明的范畴内，电池更换单元可构造用于将空的蓄能器更换为满的蓄能器。这样的电池更换单元是可移动的单元，其将蓄能器从充电站运输给相应的处理机械，或将空的蓄能器从处理机械取下并带到充电站。
充电站特别是可移动的。所述充电站自身不必是履带式移动的。集装箱-解决方案是可行的，其中，例如太阳能模块堆放在所述集装箱中，并安装在所述集装箱之外以用于运行。风力设备的可折叠的或可翻折的桅杆可在集装箱中运输。这样的集装箱不需要建筑许可证。所述集装箱在越野生产线运行期间仅临时地在现场架设。此外，所述集装箱可与所述越野生产线共同转移到下一个使用地。
可移动的充电站同时可以是越野生产线的一部分，并且通过在现场获取的风能或太阳能为生产线供电。
所述充电站适合于对用于处理机械的运行的空的外部蓄能器再次充电，以及对直接构造在处理机械中的、可能不可更换的蓄能器直接供电或充电。
所述处理机械的电驱动器分别具有至少2.2KW的功耗。所述电驱动器中的一些具有较高的功耗：5.5或7.5或至少11KW。即使为了提供全部的电功率需要规模很大的风力设备或光伏设备，较小的风力设备和/或光伏设备也有助于降低运行成本。初期的额外成本快速地摊销，从而相对于标准越野生产线而言，该越野生产线在引入至少一个提供可再生能量的处理机械的情况下无论如何都带来长期的成本优势。
在根据本发明的用于运行这样的越野生产线的方法中使用控制单元，所述控制单元控制或调节能量分配。在处理机械的多个控制单元之间进行数据交换。所述控制单元之一具有主机的功能，并且所述控制单元中的至少一个另外的控制单元具有从机的功能，其中，每个从-控制单元向主-控制单元提出能量需求。主-控制单元给相应的处理机械分配能源。如果设置在相应的处理机械上的电池的容量(soc＝state of charge)不再足够，则可进行转换到另一个电池，从而经由这些处理机械中的另一个来进行供能。所述原理可转用到这些处理机械中的2个、3个或更多个上。在提供能量时提供电能的处理机械优先，以便在动用其他能源(例如外部蓄能器)、发电机或电网接口之前无论如何都先消耗在现场获取的电能。
能以线缆连接的方式在各个控制单元之间进行数据交换。优选地，以无线的方式进行。由此，通信线损坏的风险显著降低。要注意的是，所述越野生产线在交通不便的地带和在恶劣的条件下使用。无线的数据交换就这点而言具有显著优点。
所述多个处理机械的蓄能器优选交替地充电，从而在第一蓄能器供给各处理机械电能期间，在另一个处理机械上的另一个蓄能器被充电。相互交替的充电和放电避免运行间断。
优选地，每个纯电动运行的处理机械都具有两个电存储器或电池，从而也可在相应的处理机械自身上进行转换。这简化相应的处理机械的容量控制和容量规划。蓄能器的冗余显著提高运行可靠性。
在更换一个蓄能器时，所述控制单元优选从另一个蓄能器要求电能，从而供能不间断。在此，是在单个的处理机械上的蓄能器还是不同的加工机械的蓄能器并不重要。在一个处理机械的一个蓄能器没电之前，安排另一个处理机械的蓄能器在该没电的蓄能器再次充电期间不仅为第一个处理机械而且为第二个处理机械供能。控制单元实现及时的转换。在本发明的范畴内可行的是，为电池或蓄能器同时充电，而同时另一方面消耗能量。
控制单元编程为，使得无论如何都优先使用获取的可再生电能。如果蓄能器已经在充电站处充好可再生能量，则优先使用该蓄能器。
根据本发明的越野生产线不限于上述破碎机、分类机和传送带设备。在当前情况下所述的三种机械类型是基础机械。在本发明的进一步改进方案中可为另外的用电器供应电能。所述另外的用电器可以例如是电驱动的挖掘机或另外的工程车辆、如轮式装载机或轿车。
较小的用电器、如以电池运行的电脑、手机或以电池运行的工具也可充电。这些用电器具有很小的存储器，而且能量需求明显小于用于掘土的越野生产线并且特别是小于用于石材产品的破碎机。因此，通过使用可再生能量来节约资源的效果在根据本发明的越野生产线中特别大。
附图说明
下面借助于在示意性的附图中示出的实施例来更详细地阐述本发明。图中：
图1以侧视图示出处理机械；
图2以俯视图示出具有太阳能模块的处理机械；
图3示出处理机械的电力电子器件的示意图；
图4示出具有多个处理机械的生产线，以及
图5示出具有充电站的生产线。
具体实施方式
图1以纯示意性的图示出处理机械。所述处理机械可例如是冲击破碎设备、颚式破碎设备、筛分设备亦或传送带设备。图1和图2代表了这些类型的设备，其中，图1和图2具体示出冲击破碎设备IC。下面作为其他处理设备的代表来阐述该冲击破碎设备IC。该冲击破碎设备IC正如所有其他加工设备一样电动运行。
该冲击破碎设备IC是履带式移动的，并且具有由履带行走机构2承载的底盘1。底盘1具有框架4并且承载所有上部结构3。冲击破碎设备IC包括带有接收斗的送料器5和用于卸载材料的传送带6、7，所述材料先前已经由冲击破碎器8被破碎。冲击破碎设备IC电动运行并且为此目的具有用于电能的存储器BP以用于驱动该冲击破碎设备IC。存储器BP设置在底盘1上。
该冲击破碎设备IC具有用于从风能获取电能的装置。所述装置是具有桅杆9的风能设备WM。桅杆9位于上部结构3的上端部处。桅杆9可收折，从而所述桅杆特别是为了运输而不会向上突出超出送料器5的接收斗。风能设备WM的转子叶片10也可收折。此外，桅杆9能以未更详细示出的方式伸缩和/或折叠，从而所述桅杆在设立好的位态中具有比在其折叠或未伸出的运输位态中显著增加的长度。该冲击破碎设备IC构造为能装载到运输车上并且能在公路上运输到另一个使用地。该冲击破碎设备IC即使连同该附加的且特别是可改装的风能设备WM也非常紧凑。
此外，该冲击破碎设备IC具有光伏设备PV作为用于从太阳能获取电能的装置。光伏设备PV设置在上部结构3处。光伏设备PV可隧道状地横跨传送带6、7。光伏设备PV可例如弧状地横跨传送带6、7(图2)。
在太阳能板11较大的情况下也可行的是，所述太阳能板例如以三角形或梯形的横截面撑在传送带6、7上方。太阳能板11也可仅局部地跨接传送带6、7上方的区域，从而传送带6、7上方的区域局部地保持开放。太阳能板11在传送带6、7上的这种布置的优点是，在该区域中几乎没有阴影。
附加地，光伏设备PV的太阳能板11设置在筛分设备SC的壳体面12上。壳体面12是用于包围冲击破碎设备IC的组件的所有面。特别是在冲击破碎设备IC的底盘1上的全部上部结构3的上部面和侧向面。
特别是直接在底盘1或履带行走机构2上的区域、此外还有传送带6、7自身算作是上部结构3。太阳能板11可特别是设置在传送带6、7的侧向面上，或者说设置在支撑和引导传送带的框架上。太阳能板11的位置可相对于冲击破碎设备IC是能调节的。
用于电能的存储器BP能实现以电池运行该冲击破碎设备IC。运行时长取决于存储器BP的容量。为了使存储器BP可输出必需的功率，电压为高于150伏的直流电和特别是高于300V的直流电。所述存储器是高电压存储器。对于超过2小时的运行而言，在614V的直流电的电存储器BP的情况下容量可为24kWh。
如图3中示例性地示出的那样，冲击破碎设备IC具有电力电子器件，所述电力电子器件用于驱控筛分设备SC的电驱动器M1、M2、M3。所述电力电子器件是冲击破碎设备IC的动力总成的中央组件。所述电力电子器件包括中央电控制单元PLC，其构造用于对用于冲击破碎设备IC的主驱动器的第一电动机M1和例如用于履带行走机构2的另外的电动机M2的能量供应进行控制。冲击破碎设备IC可具有另外的电动机M3和标示为另外的用电器Mn的辅助驱动器。另外的用电器Mn尤其包括冲击破碎设备IC的车载电网和连接到所述车载电网上的小用电器、例如控制器、传感器、执行器、监控器等。这些用电器Mn在图3中标示为Mn DC、即标示为直流用电器。由于小用电器以显著低于冲击破碎设备IC的电存储器BP电压的电压运行，故需要转换器INV。用于小用电器的转换器是DC-DC转换器。可为另外的用电器设置附加的转换器，例如用于为冲击破碎设备IC的车载电网供电。电控制单元PLC也是经由所述车载电网供电的用电器。在车载电网中的电压为24V。例如工作照明器也连接到所述车载电网上。
无论其构造结构、其功率或其功能(DC-DC、DC-AC)，转换器在图3中统一以INV标示。
在本实施例中，电动机M1、M2、M3以400V的交流电运行。电动机M1可根据冲击破碎设备的结构尺寸具有从50至250kW的功率，并且用于履带行走机构2的每个电动机M2分别具有从20至60kW的功率。
DC-AC转换器INV设置在冲击破碎设备IC的DC线路的上游。对于电存储器BP空的情况，转换器INV可被绕过并且直接从电网AC取得例如具有380V 50Hz的交流电。电力电子器件利用控制单元PLC控制相应的能量供给。虚线是控制线路。实线是用于直流电DC的导流导体。
借助于冲击破碎设备IC可经由车载电网为可移动的用电器充电，例如无线电装置、笔记本电脑、以电池运行的工具等。在另外的场景中，所述可移动的用电器可包括所有与冲击破碎设备IC非永久连接的用电器或非冲击破碎设备IC运行所必须的用电器，和将冲击破碎设备IC作为电源以便为自身的电存储器充电的用电器。因此，可移动的用电器也可以是电动车、特别是工程车辆、例如电运行的轮式装载机WL。
例如当在冲击破碎设备IC上获取的电能不足够用于运行时，冲击破碎设备IC可与不同的能源耦联。另外的能源可以是固定的能源AC、例如固定的电网。另外的能源可以是附加地提供的电存储器RBP，要么经由所述附加地提供的电存储器为在冲击破碎设备IC上的存储器BP充电，要么经由所述附加地提供的电存储器运行冲击破碎设备IC。冲击破碎设备IC也可连接到可移动的发电机上，所述可移动的发电机优选从可再生的能源(风、太阳)获取电能。
筛分设备SC的接口也可用于将已通过光伏设备PV或风能设备WM获取并且不能存储在自身的存储器BP中的、多余的能量给到另外的电存储器RBP、电网AC或另外的用电器Mn。在此，可以是在冲击破碎设备IC的使用地的用电器Mn。导电体的箭头方向指示：例如自身的存储器BP和另外的存储器RBP可被充电和放电，更确切地说可经由冲击破碎设备IC自身被充电和放电。自身的存储器BP可借助于车载充电器OBC经由电网运营商的电网AC充电。另外的电源、例如可移动的发电机也可连接到车载充电器OBC上。
在图3中示出的电控制单元PLC与未示出的车辆控制器保持持续的联接，并且从所述车辆控制器获得要实施的指示，并此外从另外的控制器获得信息。
冲击破碎设备IC特别是生产线的一部分，在所述生产线中，用于破碎和分类或筛分材料的装置设置在冲击破碎设备IC的上游或下游。特别地，另外的用电器因此是电驱动的履带式移动的颚式破碎设备JC或冲击破碎设备JC、筛分设备SC、电驱动的履带式移动的传送带设备ST、轮式装载机WL亦或电驱动的挖掘机XC。图3示出：可建立与生产线的其他设备的连接。该控制经由控制单元PLC进行。该通信可无线地进行。
图4示出，示例性的生产线的这些设备WL、JC、IC、SC、ST、XC中的每个都具有自身的控制单元PLC1-6。控制单元PLC1-6经由无线的通信接口连接。电能可从设备之一传递到另一个设备。实线象征在各设备之间的供电线。箭头指示：可沿不同的方向进行传递。关于本发明，在冲击破碎设备IC上获取的电能可传递到另外的设备。
图5示出充电站CH。充电站CH具有用于从可再生能量获取电能的装置。充电站CH具有太阳能板13和风能设备WM。充电站CH是可移动的。所述充电站可被载运并也可连接到电网AC上，如果从太阳能或风能不能获取足够的电能的话。
充电站CH可同时为多个外部电存储器RBP充电。为此，在充电站CH上有多个充电位。一个充电位是空闲的。在所述充电位处可接收空的存储器RBP用于充电。另外的充电位被占用。在该充电位处的电存储器RBP已充满。可取出该电存储器并运输给处理机械之一。
在本实施例中，处理机械分别具有2个电存储器RBP。如果两个存储器RBP之一空了，则将其更换为来自充电站CH的满的存储器BP。经由用于存储器RBP的运输车14来为履带式移动的设备(传送带设备ST、筛分设备SC、颚式破碎设备JC、冲击破碎设备IC、挖掘机XC)供应存储器RBP。空的存储器BP被取下并送往充电站CH。
使用各2个存储器RBP能实现不间断的运行。可能存在比在处理机械上的用于存储器的位置多的存储器RBP，例如在运输路线较长的情况下或为了大体避免瓶颈。
运输车14也可多倍地存在。所述运输车优选自身是电驱动的。所述运输车可在充电站CH处充电。
在本实施例中，为示出的越野生产线供应来自外部的、亦即非固定地构造的电存储器RBP的电能，不过附加地，可从处理机械中的至少一个向电驱动的处理机械中的至少另一个提供电能。也就是说，处理机械至少暂时地彼此连接，如在图4中所示的那样。经由控制单元PLC1-6进行数据交换，如在图4中所示的那样。也可与充电站CH以及至少一个运输车14无线地进行数据交换。
在本实施例中，传送带设备ST附加地具有风能设备WM和光伏设备PV，并且以此获取的能量在需要时也供另外的处理机械、例如筛分设备SC使用。另外的处理机械也可配备有用于获取电能的装置，从而反之可由另外的处理机械为传送带设备ST供应电能。
如果正巧不能可再生地获取能量，则也可进行相互的供能。也就是说，直接以来自第一处理机械的存储器RBP的电能供给第二处理机械。这种情况在筛分设备SC处示例性地示出，所述筛分设备不仅可从相邻的颚式破碎设备JC的而且也可从传送带设备ST的存储器RBP取得能量(箭头P1、P2)。如果在筛分设备SC上的存储器RBP更换为满的存储器RBP，则不再需要经由另外的处理机械进行供电。
附图标记列表
1- 底盘
2- 履带行走机构
3- 上部结构
4- 框架
5- 具有接收斗的送料器
6- 传送带
7- 传送带
8- 冲击破碎器
9- 桅杆
10- 转子叶片
11- 太阳能板
12- 壳体面
13- 太阳能板
14- 用于电存储器的运输车
AC- 电网
BP- 电存储器
DC- 直流电线
IC- 冲击破碎设备
INV- 转换器
JC- 颚式破碎设备
M1- 电驱动器
M2- 电驱动器
Mn- 电驱动器
OBC- 车载充电器
PF1- 图5中的箭头
PF2- 图5中的箭头
PLC- 电控制单元
PLC1- 电控制单元
PLC2- 电控制单元
PLC3- 电控制单元
PLC4- 电控制单元
PLC5- 电控制单元
PLC6- 电控制单元
PV- 光伏设备
RBP- 外部电存储器
SC- 筛分设备
ST- 传送带设备
WL- 轮式装载机
WM- 风能设备
XC- 挖掘机