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.