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WO2016169740A1 - Antriebsanordnung zur übertragung von drehbewegungen - Google Patents

Antriebsanordnung zur übertragung von drehbewegungen Download PDF

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Publication number
WO2016169740A1
WO2016169740A1 PCT/EP2016/057009 EP2016057009W WO2016169740A1 WO 2016169740 A1 WO2016169740 A1 WO 2016169740A1 EP 2016057009 W EP2016057009 W EP 2016057009W WO 2016169740 A1 WO2016169740 A1 WO 2016169740A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
speed
lathe
epicyclic gear
drive arrangement
shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/057009
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Haas
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2016169740A1 publication Critical patent/WO2016169740A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/20—Structural association with auxiliary dynamo-electric machines, e.g. with electric starter motors or exciters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2007—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with two sets of orbital gears

Definitions

  • the invention relates to a drive arrangement for the transmission of rotational movements, which can be used, for example, when driving a rotating machine, in particular a feedwater pump.
  • a drive arrangement for the transmission of rotational movements which can be used, for example, when driving a rotating machine, in particular a feedwater pump.
  • the rotating machine By adapting a rotational speed of a rotating machine of a system, the rotating machine can be brought into a loading ⁇ operating state in which a Legitrials ⁇ degree of the system is improved.
  • the adaptation of the speed provides a way to optimize the overall efficiency of the system.
  • An object of the invention is to provide a cost-effective drive arrangement which is adapted to adapt a rotational speed of a rotating machine.
  • the drive arrangement according to the invention comprises at least a first and a second planetary gear.
  • he ⁇ inventive drive assembly comprises at least one speed-rigid, first lathe, which is non-positively connected to a first shaft of the first epicyclic gear, a second lathe, which is non-positively connected to a first shaft of the second planetary ⁇ gear, and a third rotary ⁇ machine , which is non-positively connected to a second shaft of the second Umlaufge ⁇ drive.
  • at least one of the two rotationally fixedly connected to the second planetary gear lathes is a speed-rigid lathe and the two epicyclic gear are connected by a connecting shaft.
  • the invention makes use of the principle of so-called power branching. Furthermore, the invention proceeds from the consideration that in that a power which is absorbed or released from the drive assembly, is distributed to a plurality of rotating machines, each designed Drehma ⁇ machines small and thus also inexpensive leads can be excluded. Since the first rotating machine and at least one of the two ⁇ ⁇ force-locking connected to the second epicyclic gear lathes are speed-rigid, this lathe can also carried out more cost-effective advertising as speed-controlled lathes, especially as can be dispensed with for speed lathes on frequency converter. The second and third lathe can be separately added and / or turned off or separately raised and / or shut down.
  • the drive arrangement makes it possible, with low investment costs, to adapt a rotational speed of a rotating machine, in particular a working and / or power machine, which is frictionally connected to the drive arrangement. Consequently, with the aid of the drive arrangement, an improvement in the (overall) efficiency of a system can be achieved with low investment costs, in particular by adjusting the rotational speed of the rotating machine frictionally connected with the drive arrangement.
  • a frictional connection may be based on a frictional force fit. However, this does not necessarily happen.
  • a non-positive connection based on a material or form fit.
  • the transmission of rotational movements may include a transmission of torques. That is, the drive arrangement may in particular be adapted to transmit torques.
  • connecting shaft can be understood as a common shaft of the first epicyclic gear and the second epicyclic gear.
  • At least one of the aforementioned lathes may be a rotary electric machine.
  • all of the aforementioned lathes may be rotary electric machines.
  • the means for soft start makes it possible to gently add this lathe and / or turn off.
  • the two with the second planetary gear non-positively connected lathes can be speed-rigid lathes.
  • each of the two non-positively connected with the second epicyclic lathes may each be connected to a means for a soft start.
  • the two rotationally connected non-positively with the second epicyclic lathes can gently and / or be switched off.
  • each of the two soft start means mentioned above is an element of the drive arrangement.
  • the first lathe can be connected to a means for a soft start.
  • the drive arrangement may comprise a frequency converter, in particular a 2-quadrant frequency converter.
  • a frequency converter in particular a 2-quadrant frequency converter.
  • it makes sense if one of the two non-positively connected with the second epicyclic lathes is not speed-rigid.
  • the frequency converter with a variable speed operable.
  • the second and / or third lathe has less power than the first rotary ⁇ machine.
  • the second and / or third rotating machine may be designed for a lower (rated) power than the first rotating machine.
  • the second and / or third rotary machine may have about one-fifth to one-half the power of the first rotary machine.
  • the power of the second planetary gearbox kraftschlüs ⁇ sig connected, not speed-rigid lathe higher be as the power of the non-positively connected to the second planetary gear, speed-rigid lathe.
  • At least one of the lathes is a motor.
  • all of the aforementioned lathes may include motors, e.g. Electric motors and / or internal combustion engines, be.
  • at least one of the lathes may be a turbine.
  • all of the aforementioned lathes may be turbines, for example steam and / or water turbines.
  • the individual lathes are different types of drive machines.
  • at least one motor and at least one other of the lathes may e.g. to be a turbine.
  • the two planetary gear can be operated as Studentsla ⁇ gerungsgetriebe.
  • a force fit with a two-th ⁇ shaft of the first planetary gear train verbunde- ne working machine, in particular a working machine with va ⁇ riabler speed be drivable.
  • the working machine can be, for example, a pump, in particular a feedwater pump, a compressor or a blower.
  • at least one of the lathes may be a generator.
  • all of the aforementioned lathes may be generators.
  • the two epicyclic gearboxes are operable as a transfer case.
  • a force-locked with the second shaft of the first planetary gear ver ⁇ connected engine in particular a variable-speed engine, be driven or operated.
  • the engine may for example be a turbine, in particular a turbine of a wind turbine, industrial gas turbine, industrial steam turbine or water turbine plant.
  • the first shaft of the second Umlaufgetrie ⁇ bes have a freewheel.
  • the second shaft of the second planetary gear can have a freewheel.
  • the connecting shaft may have a freewheel.
  • reverse rotation of the connecting shaft can be prevented.
  • the connecting shaft may comprise a first and a second partial shaft which are non-positively connected with each other.
  • the first partial wave is expediently ei ⁇ ne third wave of the first epicyclic gear.
  • the second partial wave is expediently a third shaft of the second epicyclic gear.
  • a freewheel can be arranged between the two partial waves.
  • the first and / or second planetary gear is a planetary gear.
  • the first epicyclic gear can be a translation or a
  • the second planetary gear can realize a translation or a reduction.
  • the drive arrangement may be used inter alia to a discontinuously uing adjusting a rotational speed of the non-positively connected to the second shaft of the first planetary gear train Ar ⁇ driven machine, especially if the two connected non-positively to the second epicyclic gear Lathes are speed-rigid. Since it is possible to dispense with frequency converters for the lathes in such a case, a particularly cost-effective possibility for speed adaptation can be realized by the drive arrangement.
  • the drive arrangement can be used, in particular, for raising and / or lowering the work machine which is non-positively connected to the second shaft of the first epicyclic gear.
  • the second and the third lathe are preferably added successively during startup to the first lathe in operation.
  • the second and the third lathe can in particular be connected in each case via a means for a soft start.
  • the second and the third lathe are successively switched off.
  • the second and the third lathe can be switched off in particular via a respective means for a soft start.
  • the drive arrangement can be used to continuously adapt the rotational speed of the non-positively connected to the second shaft of the first planetary gear Ar ⁇ beitsmaschine, especially if one of the two non-positively verbun ⁇ with the second planetary gear ⁇ lathes is speed controlled or not speed-rigid.
  • the drive arrangement can be used, in particular, for raising and / or lowering the work machine which is non-positively connected to the second shaft of the first epicyclic gear.
  • discontinuous adjustment of the speed is preferably first ramped during startup to the sole in operation only the first rotating machine with the two epicyclic gear ⁇ th positively connected, not speed- rigid lathe.
  • the latter lathe by means of the aforementioned fre ⁇ quenzumrichters with variable speed operable.
  • the non-positively connected with the second epicyclic gearbox, fixed-speed lathe can be connected in particular via a ⁇ tel to a soft start.
  • Legally advantageous ⁇ is (substantially) to the extent in which the rotational speed of the connected non-positively to the second epicyclic gear, fixed-speed rotary machine is hooked up, the rotational speed of the non-fixed-speed and lowered by means of the frequency converter with variable speed operated lathe. In this way the Antechnischsma ⁇ machine can be started up gently. In particular, it can be avoided that the work machine is exposed to shocks and / or speed peaks.
  • the non-positively connected with the second epicyclic gearbox, speed-rigid lathe can be switched off insbeson ⁇ particular via a means for a soft start ⁇ who.
  • the non-fixed-speed and the speed raised (substantially) to the extent in which the rotational speed of the motor ⁇ positively connected with the second planetary gear, fixed-speed rotary machine is istschal ⁇ tet by means of the frequency converter with variable navierebetreibbaren lathe. In this way, the drive machine can be shut down gently.
  • FIG 1 shows a first drive arrangement with three speed-rigid lathes and a work machine, wherein the lathes are electric motors;
  • FIG 2 shows a second drive arrangement with two nadoierestar lathes and operable by means of a frequency converter with a variable speed
  • Lathe and a work machine wherein the lathes are electric motors;
  • the drive arrangement 2 comprises a first lathe 4, a second lathe 6 and a third lathe 8.
  • the three lathe 4, 6, 8 are designed as motors 10, in particular as electric motors.
  • each of the three lathes 4, 6, 8 is a speed-rigid Drehma ⁇ machine.
  • first lathe 4 is set as a main motor ⁇ sets, whereas the second and third lathe 6, 8 are used as auxiliary motors.
  • the second and third Wheelma ⁇ machines 6, 8 each have about one fifth to one half of the power of the first lathe. 4
  • the drive assembly 2 comprises a first epicyclic gear 12 and a second, smaller-sized circulation ⁇ gear 14.
  • the two epicyclic gear 12, 14 are designed as planet tenumlaufgeInstitute and connected via a connecting shaft 16 frictionally with each other.
  • the first lathe 4 is non-positively connected to a first shaft 18 of the first epicyclic gear 12.
  • the second lathe 6 is frictionally connected to a first shaft 20 of the two ⁇ th planetary gear train 14 and the drit ⁇ te lathe 8 is frictionally connected to a second shaft 22 of the second planetary gear train 14 is connected. Furthermore has both the first shaft 20 of the second planetary gear 14 and the second shaft 22 of the second planetary gear 14 a freewheel 24.
  • the drive arrangement 2 comprises a first means for a soft start 26, with which the second Drehma ⁇ machine 6 is connected, and a second means for a soft start 28, with which the third lathe 8 verbun ⁇ is the.
  • a working machine 30 is shown with variable speed, which is in the present embodiment ⁇ example, a feedwater pump 32, for example, a feedwater pump of a power plant.
  • the production machine 30 is the first Umlaufge ⁇ drive frictionally connected with a second shaft 34 12, whereby the Schwarzma ⁇ machine 30 is driven by the drive assembly. 2
  • the two epicyclic gears 12, 14 are operated as superposition gears.
  • the first planetary gear 12 can ei ⁇ ne translation or a reduction realize.
  • the second planetary gear 14 realize a translation or a reduction.
  • the speed-rigid, first lathe 4 are the first Wel ⁇ le 18 of the first epicyclic gear 12 before a fixed speed. From this rotational speed and a rotational speed of the connecting shaft 16 to a uniquely determined rotational speed of the work ⁇ machine 30.
  • the speed of the connecting shaft 16 results in turn results from a rotational speed of the first shaft 20 of the two ⁇ th epicyclic gear 14 which defined by the second rotating machine 6 is, as well as from a rotational speed of the second shaft 22 of the second epicyclic gear 14, which is predetermined by the third lathe 8.
  • the drive arrangement 2 is used to adapt a rotational speed of the working machine 30 discontinuously, in particular stepwise. For example, when a higher delivery capacity is required, work machine 30 is raised, that is their speed He ⁇ increased.
  • work machine 30 is raised, that is their speed He ⁇ increased.
  • at the in-use first rotating machine 4 via the means for soft starter 26, 28 sukzes ⁇ sive the second and third rotary machine 6, 8
  • the machine will shut down 30, that is, reducing their rotation ⁇ number.
  • the second and third lathe 6, 8 are switched off successively (possibly in reverse order of addition) from the first, second and third lathe 4, 6, 8 in operation via the means for soft starting 26, 28.
  • the second and / or third lathe 6, 8 can be switched on and off directly (that is, without means for soft start).
  • the drive arrangement 2 can have one or more further lathes (as secondary motors). For each of these further lathes, the drive assembly 2 can also each have an additional superposition gear ⁇ , which can be dimensioned smaller in particular than the second planetary gear 14.
  • ⁇ can be dimensioned smaller in particular than the second planetary gear 14.
  • the third lathe 8 is a speed-controlled or non-speed-fixed lathe.
  • the drive arrangement 36 has a frequency converter 38, in particular a 2-quadrant frequency converter, instead of the second means for soft start 28 (see FIG.
  • the third lathe 8 is connected to the frequency converter 38. Moreover, the third rotary engine 8 by the Fre quency inverter ⁇ 38 at a variable speed is operable.
  • the third lathe 8 has a slightly larger Leis ⁇ tion than the second lathe. 6
  • the drive arrangement 36 is used to continuously adapt a rotational speed of the work machine 30.
  • the work machine 30 is started up.
  • the third lathe 8 is initially raised to the first lathe 4 in operation.
  • the second lathe 6 is turned on by the soft start means 26.
  • the speed of the third rotary ⁇ machine 8 is lowered by the frequency converter 38.
  • the work machine 30 is shut down.
  • 8 is first shut down only from the in-use first, second and third rotating machine 4, 6, the third Wheelma ⁇ machine.
  • the second lathe becomes 6 switched off via the means for soft start 26 when the third lathe 8 reaches a lower limit of their Drehierebe ⁇ rich.
  • the rotational speed of the third lathe 8 is increased.
  • FIG. 3 schematically shows a third drive arrangement 40 for transmitting rotary movements.
  • This drive assembly 40 differs from the driving device 2 of FIG 1 un- ter alia, in that the three rotary machines 4, 6, 8 speed rigid generators 42, which feed electrical Ener ⁇ energy into a power grid.
  • a variable-speed engine 44 is provided instead of the working machine 30 (cf., FIG. 1 and FIG. 2).
  • the engine 44 is a turbine 46.
  • the engine 44 is non-positively connected to the second shaft 34 of the first epicyclic gear, whereby the power ⁇ machine 44 can be driven or operated by the drive assembly 40. Furthermore, the two epicyclic gear 12, 14 operated as a transfer case.
  • the connecting shaft 16 has a freewheel 24.
  • the connecting shaft 16 of the drive arrangement 2 from FIG. 1 and / or the connecting shaft 16 of the drive arrangement 36 from FIG. 2 can also have a freewheel 24. If, as in the present case, the connecting shaft 16 has a freewheel 24, can in principle on the freewheel 24 of the first shaft 20 of the second epicyclic gear 14 and / or on the
  • Freewheel 24 of the second shaft 22 of the second planetary gear 14 can be omitted.
  • the drive assembly 40 is employed to discontinuous, particularly in stages, to adjust a speed of the engine 44, to bring the combustion engine 44 in a specified differently surrounded operating point and to keep in this operating point.
  • the engine 44 is analogous to the ter above, in connection with FIG. 1 described manner, according to which the working machine up or down ⁇ is driven up or shut down.
  • the third lathe 8 may alternatively be a variable speed generator and be connected to a frequency converter instead of the second soft start means 28.
  • the drive assembly 40 may be used to continuously adjust the speed of the engine 44 to bring the engine 44 to a predetermined operating point and maintain it at that point.
  • the engine 44 is analogous to the white ⁇ ter above in connection with FIG Art 2-described manner, according to which the working machine is high or shut down high, or shut down.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (2; 36; 40) zur Übertragung von Drehbewegungen. Um eine kostengünstige Antriebsanordnung (2; 36; 40) zu erreichen, welche dazu geeignet ist, eine Drehzahl einer rotierenden Maschine anzupassen wird vorgeschlagen, dass die Antriebsanordnung (2; 36; 40) zumindest ein erstes und ein zweites Umlaufgetriebe (12, 14), eine drehzahlstarre, erste Drehmaschine (4), die mit einer ersten Welle (18) des ersten Umlaufgetriebes (12) kraftschlüssig verbunden ist, eine zweite Drehmaschine (6), die mit einer ersten Welle (20) des zweiten Umlaufgetriebes (14) kraftschlüssig verbunden ist, und eine dritte Drehmaschine (8), die mit einer zweiten Welle (22) des zweiten Umlaufgetriebes (14) kraftschlüssig verbunden ist, umfasst. Weiter wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen (6, 8) eine drehzahlstarre Drehmaschine ist und die beiden Umlaufgetriebe (12, 14) durch eine Verbindungswelle (16) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

Description

Beschreibung
Antriebsanordnung zur Übertragung von Drehbewegungen Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zur Übertragung von Drehbewegungen, die beispielsweise beim Antreiben einer rotierenden Maschine, insbesondere einer Speisewasserpumpe, zum Einsatz kommen kann. In vielen technischen Gebieten ist es seitens eines Anlagenbetreibers gewünscht, eine Anlage über einen weiten Leis¬ tungsbereich hinweg mit einem hohen Wirkungsgrad betreiben zu können. Insbesondere von Kraftwerken wird aufgrund einer zu¬ nehmenden Flexibilität des Strommarktes in immer stärkerem Maße eine variable Leistungsabgabe bei möglichst hohem Wir¬ kungsgrad in Teillast-, Volllast-, und Spitzenlastbetrieb verlangt .
Durch eine Anpassung einer Drehzahl einer rotierenden Maschi- ne einer Anlage, kann die rotierende Maschine in einen Be¬ triebszustand gebracht werden, in welchem ein Gesamtwirkungs¬ grad der Anlage verbessert wird. Somit bietet die Anpassung der Drehzahl eine Möglichkeit zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrads der Anlage.
Darüber hinaus kann die Möglichkeit, die Drehzahl einer ro¬ tierenden Maschine anpassen zu können, seitens eines Anlagenbetreibers deshalb gewünscht sein, da über die Anpassung der Drehzahl eine Regelbarkeit von Prozessparametern, wie z.B. eines Füllstands einer Dampftrommel , realisiert werden kann.
Aufgrund eines ungünstigen Verhältnisses zwischen Investiti¬ onskosten für einen drehzahlgeregelten Antrieb und Betriebskosteneinsparungen, welche solch ein Antrieb mit sich bringt, werden viele Anlagen mit drehzahlstarren Antrieben betrieben. Insbesondere diejenigen Anlagen, die einen Großteil ihrer Betriebsdauer in einem Betriebspunkt betrieben werden, für wel- chen die jeweilige Anlage ausgelegt ist, werden oftmals mit drehzahlstarren Antrieben betrieben.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine kostengünstige Antriebs- anordnung anzugeben, welche dazu geeignet ist, eine Drehzahl einer rotierenden Maschine anzupassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine An¬ triebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung umfasst zumindest ein erstes und ein zweites Umlaufgetriebe. Weiter umfasst die er¬ findungsgemäße Antriebsanordnung zumindest eine drehzahlstarre, erste Drehmaschine, die mit einer ersten Welle des ersten Umlaufgetriebes kraftschlüssig verbunden ist, eine zweite Drehmaschine, die mit einer ersten Welle des zweiten Umlauf¬ getriebes kraftschlüssig verbunden ist, und eine dritte Dreh¬ maschine, die mit einer zweiten Welle des zweiten Umlaufge¬ triebes kraftschlüssig verbunden ist. Zudem ist vorgesehen, dass zumindest eine der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen eine drehzahlstarre Drehmaschine ist und die beiden Umlaufgetriebe durch eine Verbindungswelle miteinander verbunden sind.
Die Erfindung macht sich das Prinzip der sogenannten Leis- tungsverzweigung zunutze. Weiterhin geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass dadurch, dass eine Leistung, die von der Antriebsanordnung aufgenommen bzw. abgegeben wird, auf mehrere Drehmaschinen verteilt wird, die einzelnen Drehma¬ schinen klein ausgelegt und somit auch kostengünstig ausge- führt werden können. Da die erste Drehmaschine sowie zumin¬ dest eine der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraft¬ schlüssig verbundenen Drehmaschinen drehzahlstarr sind, können diese Drehmaschinen zudem kostengünstiger ausgeführt wer- den als drehzahlgeregelte Drehmaschinen, insbesondere da für drehzahlstarre Drehmaschinen auf Frequenzumrichter verzichtet werden kann. Die zweite und dritte Drehmaschine können separat hinzu- und/oder abgeschaltet werden bzw. separat hoch- und/oder heruntergefahren werden. Somit ermöglicht es die Antriebsanord¬ nung bei geringen Investitionskosten, eine Drehzahl einer mit der Antriebsanordnung kraftschlüssig verbundenen rotierenden Maschine, insbesondere einer Arbeits- und/oder Kraftmaschine, anzupassen. Folglich kann mithilfe der Antriebsanordnung bei geringen Investitionskosten eine Verbesserung eines (Gesamt-) Wirkungsgrads einer Anlage erreicht werden, insbesondere durch eine Anpassung der Drehzahl der mit der Antriebsanord- nung kraftschlüssig verbundenen rotierenden Maschine.
Eine kraftschlüssige Verbindung kann auf einem Reibungskraft- schluss basieren. Jedoch muss dies nicht notwendigerweise der Fall. Beispielsweise kann eine kraftschlüssige Verbindung auf einem Stoff- oder Formschluss basieren.
Die Übertragung von Drehbewegungen kann eine Übertragung von Drehmomenten umfassen. Das heißt, die Antriebsanordnung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, Drehmomente zu übertra- gen.
Des Weiteren kann die Verbindungswelle als gemeinsame Welle des ersten Umlaufgetriebes und des zweiten Umlaufgetriebes aufgefasst werden.
Außerdem kann zumindest eine der zuvor erwähnten Drehmaschinen eine elektrische Drehmaschine sein. Insbesondere können alle der zuvor erwähnten Drehmaschinen elektrische Drehmaschinen sein.
In bevorzugter Weise ist die zumindest eine mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundene, drehzahlstarre Drehmaschine mit einem Mittel zu einem Sanftanlauf, auch Softstarter genannt, verbunden. Das Mittel zum Sanftanlauf ermöglicht es, diese Drehmaschine schonend hinzu- und/oder abzuschalten . Weiterhin können die beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen drehzahlstarre Drehmaschinen sein. In diesem Fall kann jede der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen jeweils mit einem Mittel zu einem Sanftanlauf verbunden sein. Dadurch können die beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen schonend hinzu- und/oder abgeschaltet werden. Zweckmäßigerweise ist jedes der beiden zuvor erwähnten Mittel zum Sanftanlauf ein Element der Antriebsanordnung .
Um ein schonendes Hinzu- und/oder Abschalten der ersten Drehmaschine zu ermöglichen, kann zudem die erste Drehmaschine mit einem Mittel zu einem Sanftanlauf verbunden sein. Des Weiteren kann die Antriebsanordnung einen Frequenzumrichter, insbesondere einen 2-Quadranten-Frequenzumrichter, umfassen. In diesem Fall ist es sinnvoll, wenn eine der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen nicht drehzahlstarr ist. Vorteilhafterweise ist diejenige der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraft¬ schlüssig verbundenen Drehmaschinen, welche nicht drehzahlstarr ist, durch den Frequenzumrichter mit einer variablen Drehzahl betreibbar. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die zweite und/oder dritte Drehmaschine weniger Leistung hat als die erste Dreh¬ maschine. Das heißt, die zweite und/oder dritte Drehmaschine kann für eine niedrigere (Nenn- ) Leistung ausgelegt sein als die erste Drehmaschine. Die zweite und/oder dritte Drehma- schine kann beispielsweise ungefähr ein Fünftel bis ein Halb der Leistung der ersten Drehmaschine haben. Insbesondere kann die Leistung der mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüs¬ sig verbundenen, nicht drehzahlstarren Drehmaschine höher sein als die Leistung der mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundenen, drehzahlstarren Drehmaschine.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumin- dest eine der Drehmaschinen ein Motor. Insbesondere können alle der zuvor erwähnten Drehmaschinen Motoren, z.B. Elektromotoren und/oder Verbrennungsmotoren, sein. Weiterhin kann zumindest eine der Drehmaschinen eine Turbine sein. Insbesondere können alle der zuvor erwähnten Drehmaschinen Turbinen, beispielsweise Dampf- und/oder Wasserturbinen sein.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die einzelnen Drehmaschinen unterschiedliche Typen von Antriebsmaschinen sind. So kann z.B. zumindest ein Motor sein und zumindest eine andere der Drehmaschinen kann z.B. eine Turbine sein.
Vorteilhafterweise sind die beiden Umlaufgetriebe als Überla¬ gerungsgetriebe betreibbar. Dadurch kann eine mit einer zwei¬ ten Welle des ersten Umlaufgetriebes kraftschlüssig verbunde- ne Arbeitsmaschine, insbesondere eine Arbeitsmaschine mit va¬ riabler Drehzahl, antreibbar sein. Die Arbeitsmaschine kann z.B. eine Pumpe, insbesondere eine Speisewasserpumpe, ein Verdichter oder ein Gebläse sein. Alternativ kann zumindest eine der Drehmaschinen ein Generator sein. Insbesondere können alle der zuvor erwähnten Drehmaschinen Generatoren sein.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die beiden Umlaufgetriebe als Verteilergetriebe betreibbar sind. Dadurch kann eine mit der zweiten Welle des ersten Umlaufgetriebes kraftschlüssig ver¬ bundene Kraftmaschine, insbesondere eine Kraftmaschine mit variabler Drehzahl, antreibbar bzw. betreibbar sein. Die Kraftmaschine kann beispielsweise eine Turbine, insbesondere eine Turbine einer Windturbinen-, Industriegasturbinen-, Industriedampfturbinen- oder Wasserturbinenanlage, sein. Darüber hinaus kann die erste Welle des zweiten Umlaufgetrie¬ bes einen Freilauf aufweisen. Zudem kann die zweite Welle des zweiten Umlaufgetriebes einen Freilauf aufweisen. Durch den Freilauf der jeweiligen Welle kann ein Rückwärtsdrehen der zugehörigen Drehmaschine, das heißt der mit der jeweiligen Welle kraftschlüssig verbundenen Drehmaschine, verhindert werden. Ferner kann mithilfe des Freilaufs bzw. der Freiläufe erreicht werden, dass die zuvor erwähnte Arbeitsmaschine bei Ausfall der zweiten und/oder dritten Drehmaschine weiter be- trieben werden kann, insbesondere mit verminderter Drehzahl weiter betrieben werden kann.
Außerdem kann die Verbindungswelle einen Freilauf aufweisen. Dadurch kann ein Rückwärtsdrehen der Verbindungswelle verhin- dert werden. Ferner kann mithilfe dieses Freilaufs erreicht werden, dass die zuvor erwähnte Arbeitsmaschine bei Ausfall des zweiten Umlaufgetriebes weiter betrieben werden kann.
Des Weiteren kann die Verbindungswelle eine erste und eine zweite Teilwelle umfassen, welche kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die erste Teilwelle ist zweckmäßigerweise ei¬ ne dritte Welle des ersten Umlaufgetriebes. Wohingegen die zweite Teilwelle zweckmäßigerweise eine dritte Welle des zweiten Umlaufgetriebes ist. Zwischen den beiden Teilwellen kann ein Freilauf angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste und/oder zweite Umlaufgetriebe ein Planetenumlaufgetriebe. Das erste Umlaufgetriebe kann eine Übersetzung oder eine
Untersetzung realisieren. Weiterhin kann das zweite Umlaufgetriebe eine Übersetzung oder eine Untersetzung realisieren.
Die Antriebsanordnung kann unter anderem zu einer diskontinu- ierlichen Anpassung einer Drehzahl der mit der zweiten Welle des ersten Umlaufgetriebes kraftschlüssig verbundenen Ar¬ beitsmaschine eingesetzt werden, insbesondere wenn die beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen drehzahlstarr sind. Da in solch einem Fall auf Frequenzumrichter für die Drehmaschinen verzichtet werden kann, kann durch die Antriebsanordnung eine besonders kostengünstige Möglichkeit zur Drehzahlanpassung realisiert werden.
Bei der diskontinuierlichen Anpassung der Drehzahl kann die Antriebsanordnung insbesondere zum Hoch- und/oder Herunterfahren der mit der zweiten Welle des ersten Umlaufgetriebes kraftschlüssig verbundenen Arbeitsmaschine eingesetzt werden.
Als Hochfahren kann eine Erhöhung einer Drehzahl einer Maschine aufgefasst werden. Entsprechend kann als Herunterfah¬ ren eine Verringerung einer Drehzahl einer Maschine aufgefasst werden.
Im Falle der diskontinuierlichen Anpassung der Drehzahl wird beim Hochfahren vorzugsweise zu der im Betrieb befindlichen ersten Drehmaschine sukzessive die zweite und die dritte Drehmaschine hinzugeschaltet. Die zweite und die dritte Dreh- maschine können dabei insbesondere jeweils über ein Mittel zu einem Sanftanlauf hinzugeschaltet werden.
Beim Herunterfahren wird im Falle der diskontinuierlichen Anpassung der Drehzahl bevorzugter Weise von der im Betrieb be- findlichen ersten, zweiten und dritten Drehmaschine sukzessive die zweite und die dritte Drehmaschine abgeschaltet. Die zweite und die dritte Drehmaschine können dabei insbesondere über jeweils ein Mittel zu einem Sanftanlauf abgeschaltet werden .
Darüber hinaus kann die Antriebsanordnung zu einer kontinuierlichen Anpassung der Drehzahl der mit der zweiten Welle des ersten Umlaufgetriebes kraftschlüssig verbundenen Ar¬ beitsmaschine eingesetzt werden, insbesondere wenn eine der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbun¬ denen Drehmaschinen drehzahlgeregelt bzw. nicht drehzahlstarr ist . Bei der kontinuierlichen Anpassung der Drehzahl kann die Antriebsanordnung insbesondere zum Hoch- und/oder Herunterfahren der mit der zweiten Welle des ersten Umlaufgetriebes kraftschlüssig verbundenen Arbeitsmaschine eingesetzt werden.
Im Falle der diskontinuierlichen Anpassung der Drehzahl wird beim Hochfahren vorzugsweise zu der alleinig in Betrieb befindlichen ersten Drehmaschine zunächst nur die mit dem zwei¬ ten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundene, nicht drehzahl- starre Drehmaschine hochgefahren. Zweckmäßigerweise ist die letztgenannte Drehmaschine mittels des zuvor erwähnten Fre¬ quenzumrichters mit variabler Drehzahl betreibbar. Bevorzugter Weise wird dann die mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraft¬ schlüssig verbundene, drehzahlstarre Drehmaschine zugeschal- tet, wenn die mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundene, nicht drehzahlstarre und mittels des Frequenzum¬ richters mit der variablen Drehzahl betreibbare Drehmaschine eine obere Grenze ihres Drehzahlbereichs erreicht. Die mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundene, dreh- zahlstarre Drehmaschine kann dabei insbesondere über ein Mit¬ tel zu einem Sanftanlauf hinzugeschaltet werden. Vorteilhaft¬ erweise wird (im Wesentlichen) in dem Umfang, in dem die Drehzahl der mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundenen, drehzahlstarren Drehmaschine hinzugeschaltet wird, die Drehzahl der nicht drehzahlstarren und mittels des Frequenzumrichters mit der variablen Drehzahl betreibbaren Drehmaschine abgesenkt. Auf diese Weise kann die Antriebsma¬ schine schonend hochgefahren werden. Insbesondere kann vermieden werden, dass die Arbeitsmaschine Stößen und/oder Dreh- zahlspitzen ausgesetzt wird.
Falls die Drehzahl der mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraft¬ schlüssig verbundenen, nicht drehzahlstarren Drehmaschine in einem anderen Übersetzungsverhältnis auf die Verbindungswelle übersetzt wird als die Drehzahl der mit dem zweiten Umlaufge¬ triebe kraftschlüssig verbundenen, drehzahlstarren Drehma¬ schine, wird die Drehzahl der nicht drehzahlstarren Drehma¬ schine beim Hinzuschalten der drehzahlstarren Drehmaschine vorzugsweise derart abgesenkt, dass die Verbindungswelle (weiterhin) stoßfrei angetrieben wird.
Beim Herunterfahren wird im Falle der kontinuierlichen Anpas- sung der Drehzahl vorzugsweise von der in Betrieb befindli¬ chen ersten, zweiten und dritten Drehmaschine zunächst nur die mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundene nicht drehzahlstarre und mittels des Frequenzumrichters mit der variablen drehzahlbetreibbare Drehmaschine heruntergefah- ren. Bevorzugter Weise wird dann die mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundene, drehzahlstarre Drehma¬ schine abgeschaltet, wenn die mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundene, nicht drehzahlstarre und mittels des Frequenzumrichters mit der variablen drehzahlbetreibbare Drehmaschine eine untere Grenze ihres Drehzahlbereichs er¬ reicht. Die mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraftschlüssig verbundene, drehzahlstarre Drehmaschine kann dabei insbeson¬ dere über ein Mittel zu einem Sanftanlauf abgeschaltet wer¬ den. Vorteilhafterweise wird (im Wesentlichen) in dem Umfang, in dem die Drehzahl der mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraft¬ schlüssig verbundene, drehzahlstarren Drehmaschine abgeschal¬ tet wird, die Drehzahl der nicht drehzahlstarren und mittels des Frequenzumrichters mit der variablen drehzahlbetreibbaren Drehmaschine hochgefahren. Auf diese Weise kann die Antriebs- maschine schonend heruntergefahren werden.
Falls die Drehzahl der mit dem zweiten Umlaufgetriebe kraft¬ schlüssig verbundenen, nicht drehzahlstarren Drehmaschine in einem anderen Übersetzungsverhältnis auf die Verbindungswelle übersetzt wird als die Drehzahl der mit dem zweiten Umlaufge¬ triebe kraftschlüssig verbundenen, drehzahlstarren Drehma¬ schine, wird die Drehzahl der nicht drehzahlstarren Drehma¬ schine beim Abschalten der drehzahlstarren Drehmaschine vorzugsweise derart hochgefahren, dass die Verbindungswelle (weiterhin) stoßfrei angetrieben wird.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge- fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weite¬ ren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale, gegenständlich formu¬ liert, auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungs¬ einheit zu sehen und umgekehrt.
Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das je- weilige Zahlwort eingeschränkt sein. Ferner sind die Wörter „ein" bzw. „eine" nicht als Zahlwörter, sondern als unbestimmte Artikel zu verstehen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch ex¬ plizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergän¬ zung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kom¬ biniert werden.
Es zeigen:
FIG 1 eine erste Antriebsanordnung mit drei drehzahlstarren Drehmaschinen sowie eine Arbeitsmaschine, wobei die Drehmaschinen Elektromotoren sind; FIG 2 zweite Antriebsanordnung mit zwei drehzahlstar Drehmaschinen und einer mittels eines Frequenzumrichters mit einer variablen Drehzahl betreibbaren
Drehmaschine sowie eine Arbeitsmaschine, wobei die Drehmaschinen Elektromotoren sind; und
FIG 3 dritte Antriebsanordnung mit drei drehzahlstar
Drehmaschinen sowie eine Kraftmaschine, wobei die Drehmaschinen Generatoren sind.
FIG 1 zeigt schematisch eine erste Antriebsordnung 2 zur Übertragung von Drehbewegungen. Die Antriebsanordnung 2 um- fasst eine erste Drehmaschine 4, eine zweite Drehmaschine 6 sowie eine dritte Drehmaschine 8. Die drei Drehmaschinen 4, 6, 8 sind als Motoren 10, insbesondere als Elektromotoren, ausgestaltet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jede der drei Drehmaschinen 4, 6, 8 eine drehzahlstarre Drehma¬ schine .
Weiterhin wird die erste Drehmaschine 4 als Hauptmotor einge¬ setzt, wohingegen die zweite und dritte Drehmaschine 6, 8 als Nebenmotoren eingesetzt werden. Die zweite und dritte Drehma¬ schine 6, 8 haben jeweils ungefähr ein Fünftel bis ein Halb der Leistung der ersten Drehmaschine 4.
Zudem umfasst die Antriebsanordnung 2 ein erstes Umlaufgetriebe 12 sowie ein zweites, kleiner dimensioniertes Umlauf¬ getriebe 14. Die beiden Umlaufgetriebe 12, 14 sind als Plane- tenumlaufgetriebe ausgeführt sowie über eine Verbindungswelle 16 kraftschlüssig miteinander verbunden.
Ferner ist die erste Drehmaschine 4 mit einer ersten Welle 18 des ersten Umlaufgetriebes 12 kraftschlüssig verbunden. Die zweite Drehmaschine 6 ist mit einer ersten Welle 20 des zwei¬ ten Umlaufgetriebes 14 kraftschlüssig verbunden und die drit¬ te Drehmaschine 8 ist mit einer zweiten Welle 22 des zweiten Umlaufgetriebes 14 kraftschlüssig verbunden. Darüber hinaus weist sowohl die erste Welle 20 des zweiten Umlaufgetriebes 14 als auch die zweite Welle 22 des zweiten Umlaufgetriebes 14 einen Freilauf 24 auf. Des Weiteren umfasst die Antriebsanordnung 2 ein erstes Mittel zu einem Sanftanlauf 26, mit welchem die zweite Drehma¬ schine 6 verbunden ist, sowie ein zweites Mittel zu einem Sanftanlauf 28, mit welchem die dritte Drehmaschine 8 verbun¬ den ist.
Außerdem ist eine Arbeitsmaschine 30 mit variabler Drehzahl dargestellt, bei welcher es sich im vorliegenden Ausführungs¬ beispiel um eine Speisewasserpumpe 32, beispielsweise eine Speisewasserpumpe eines Kraftwerkes handelt. Die Arbeitsma- schine 30 ist mit einer zweiten Welle 34 des ersten Umlaufge¬ triebes 12 kraftschlüssig verbunden, wodurch die Arbeitsma¬ schine 30 durch die Antriebsanordnung 2 antreibbar ist.
Ferner werden die beiden Umlaufgetriebe 12, 14 als Überlage- rungsgetriebe betrieben. Das erste Umlaufgetriebe 12 kann ei¬ ne Übersetzung oder einer Untersetzung realisieren. Weiterhin kann das zweite Umlaufgetriebe 14 eine Übersetzung oder eine Untersetzung realisieren. Die drehzahlstarre, erste Drehmaschine 4 gibt der ersten Wel¬ le 18 des ersten Umlaufgetriebes 12 eine Drehzahl fest vor. Aus dieser Drehzahl und einer Drehzahl der Verbindungswelle 16 ergibt sich eine eindeutig bestimmte Drehzahl der Arbeits¬ maschine 30. Die Drehzahl der Verbindungswelle 16 wiederum ergibt sich aus einer Drehzahl der ersten Welle 20 des zwei¬ ten Umlaufgetriebes 14, welche durch die zweite Drehmaschine 6 vorgegeben wird, sowie aus einer Drehzahl der zweiten Welle 22 des zweiten Umlaufgetriebes 14, welche durch die dritte Drehmaschine 8 vorgegeben wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Antriebsanord¬ nung 2 dazu eingesetzt, eine Drehzahl der Arbeitsmaschine 30 diskontinuierlich, insbesondere stufenweise, anzupassen. Wenn z.B. eine höhere Förderleistung benötigt wird, wird die Arbeitsmaschine 30 hochgefahren, das heißt ihre Drehzahl er¬ höht. Hierbei wird zu der im Betrieb befindlichen ersten Drehmaschine 4 über die Mittel zum Sanftanlauf 26, 28 sukzes¬ sive die zweite und die dritte Drehmaschine 6, 8
hinzugeschaltet .
Wenn z.B. eine niedrigere Förderleistung benötigt wird, wird die Arbeitsmaschine 30 heruntergefahren, das heißt ihre Dreh¬ zahl verringert. Hierbei wird von der im Betrieb befindlichen ersten, zweiten und dritten Drehmaschine 4, 6, 8 über die Mittel zum Sanftanlauf 26, 28 sukzessive (gegebenenfalls in umgekehrter Reihenfolge des Hinzuschaltens) die zweite und die dritte Drehmaschine 6, 8 abgeschaltet.
Grundsätzlich ist es denkbar, auf mindestens eins der beiden Mittel zum Sanftanlauf 26, 28 zu verzichten. In diesem Fall kann die zweite und/oder dritte Drehmaschine 6, 8 direkt (das heißt ohne Mittel zum Sanftanlauf) hinzu- bzw. abgeschaltet werden .
Prinzipiell kann die Antriebsanordnung 2 eine oder mehrere weitere Drehmaschinen (als Nebenmotoren) aufweisen. Für jede dieser weiteren Drehmaschinen kann die Antriebsanordnung 2 außerdem jeweils ein zusätzliches Überlagerungsgetriebe auf¬ weisen, welches insbesondere kleiner dimensioniert sein kann als das zweite Umlaufgetriebe 14. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich jeweils im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem vorhergehenden, im Zusammenhang mit FIG 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel, auf das bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleiche bzw. einander entspre- chende Merkmale sind grundsätzlich mit dem gleichen Bezugs¬ zeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in den folgenden Ausführungsbeispielen übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind. FIG 2 zeigt schematisch eine zweite Antriebsanordnung 36 zur Übertragung von Drehbewegungen. Diese Antriebsanordnung 36 unterscheidet sich von der Antriebsanordnung 2 auf FIG 1 un- ter anderem dadurch, dass die dritte Drehmaschine 8 eine drehzahlgeregelte bzw. nicht drehzahlstarre Drehmaschine ist. Außerdem weist die Antriebsanordnung 36 an Stelle des zweiten Mittels zum Sanftanlauf 28 (vgl. FIG 1) einen Frequenzumrichter 38, insbesondere einen 2-Quadranten-Frequenzumrichter, auf.
Die dritte Drehmaschine 8 ist mit dem Frequenzumrichter 38 verbunden. Zudem ist die dritte Drehmaschine 8 durch den Fre¬ quenzumrichter 38 mit einer variablen Drehzahl betreibbar.
Weiter hat die dritte Drehmaschine 8 eine etwas größere Leis¬ tung als die zweite Drehmaschine 6.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Antriebsanord- nung 36 dazu eingesetzt, eine Drehzahl der Arbeitsmaschine 30 kontinuierlich anzupassen.
Insbesondere falls eine höhere Förderleistung benötigt wird, wird die Arbeitsmaschine 30 hochgefahren. Hierbei wird zu der alleinig in Betrieb befindlichen ersten Drehmaschine 4 zunächst nur die dritte Drehmaschine 8 hochgefahren. Dann wird die zweite Drehmaschine 6 über das Mittel zum Sanftanlauf 26 hinzugeschaltet, wenn die dritte Drehmaschine 8 eine obere Grenze ihres Drehzahlbereichs erreicht. Zudem wird (annä- hernd) in dem Umfang, in dem die Drehzahl der zweiten Drehmaschine 6 hinzugeschaltet wird, die Drehzahl der dritten Dreh¬ maschine 8 durch den Frequenzumrichter 38 abgesenkt.
Insbesondere falls eine niedrigere Förderleistung benötigt wird, wird die Arbeitsmaschine 30 heruntergefahren. Hierbei wird von der im Betrieb befindlichen ersten, zweiten und dritten Drehmaschine 4, 6, 8 zunächst nur die dritte Drehma¬ schine 8 heruntergefahren. Dann wird die zweite Drehmaschine 6 über das Mittel zum Sanftanlauf 26 abgeschaltet, wenn die dritte Drehmaschine 8 eine untere Grenze ihres Drehzahlbe¬ reichs erreicht. Außerdem wird (annähernd) in dem Umfang, in dem die Drehzahl der zweiten Drehmaschine 6 abgeschaltet wird, die Drehzahl der dritten Drehmaschine 8 hochgefahren.
FIG 3 zeigt schematisch eine dritte Antriebsanordnung 40, zur Übertragung von Drehbewegungen. Diese Antriebsanordnung 40 unterscheidet sich von der Antriebsanordnung 2 aus FIG 1 un- ter anderem dadurch, dass die drei Drehmaschinen 4, 6, 8 drehzahlstarre Generatoren 42 sind, welche elektrische Ener¬ gie in ein Stromnetz einspeisen. Zudem ist an Stelle der Arbeitsmaschine 30 (vgl. FIG 1 und FIG 2) eine Kraftmaschine 44 mit variabler Drehzahl vorgesehen. Im vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel ist die Kraftmaschine 44 eine Turbine 46.
Die Kraftmaschine 44 ist mit der zweiten Welle 34 des ersten Umlaufgetriebes kraftschlüssig verbunden, wodurch die Kraft¬ maschine 44 durch die Antriebsanordnung 40 antreibbar bzw. betreibbar ist. Ferner werden die beiden Umlaufgetriebe 12, 14 als Verteilergetriebe betrieben.
Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weist die Verbindungswelle 16 einen Freilauf 24 auf. Grundsätzlich kann aber auch die Verbindungswelle 16 der Antriebsanordnung 2 aus FIG 1 und/oder die Verbindungswelle 16 der Antriebsan¬ ordnung 36 aus FIG 2 einen Freilauf 24 aufweisen. Falls, wie im vorliegenden Fall, die Verbindungswelle 16 einen Freilauf 24 aufweist, kann prinzipiell auf den Freilauf 24 der ersten Welle 20 des zweiten Umlaufgetriebes 14 und/oder auf den
Freilauf 24 der zweiten Welle 22 des zweiten Umlaufgetriebes 14 verzichtet werden.
Die Antriebsanordnung 40 wird dazu eingesetzt, eine Drehzahl der Kraftmaschine 44 diskontinuierlich, insbesondere stufenweise, anzupassen, um die Kraftmaschine 44 in einen vorgege¬ benen Betriebspunkt zu bringen und in diesem Betriebspunkt zu halten. Hierbei wird die Kraftmaschine 44 analog zu der wei- ter oben, im Zusammenhang mit FIG 1 beschriebenen Art und Weise, gemäß welcher die Arbeitsmaschine hoch- bzw. herunter¬ gefahren wird, hoch- bzw. heruntergefahren. Grundsätzlich kann die dritte Drehmaschine 8 alternativ ein drehzahlgeregelter Generator sein und anstatt mit dem zweiten Mittel zum Sanftanlauf 28 mit einem Frequenzumrichter verbunden sein. In diesem Fall kann die Antriebsanordnung 40 dazu eingesetzt werden, die Drehzahl der Kraftmaschine 44 kontinu- ierlich anzupassen, um die Kraftmaschine 44 in einen vorgegebenen Betriebspunkt zu bringen und in diesem Betriebspunkt zu halten. Hierbei wird die Kraftmaschine 44 analog zu der wei¬ ter oben im Zusammenhang mit FIG 2 beschriebenen Art und Weise, gemäß welcher die Arbeitsmaschine hoch- bzw. herunterge- fahren wird, hoch- bzw. heruntergefahren.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsanordnung (2; 36; 40) zur Übertragung von Drehbewegungen,
umfassend zumindest
- ein erstes und ein zweites Umlaufgetriebe (12, 14)
- eine drehzahlstarre, erste Drehmaschine (4), die mit ei¬ ner ersten Welle (18) des ersten Umlaufgetriebes (12) kraftschlüssig verbunden ist,
- eine zweite Drehmaschine (6), die mit ersten Welle (20) des zweiten Umlaufgetriebes (14) kraftschlüssig verbun¬ den ist, und
- eine dritte Drehmaschine (8), die mit einer zweiten Wel¬ le (22) des zweiten Umlaufgetriebes (14) kraftschlüssig verbunden ist,
wobei
zumindest eine der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen (6, 8) eine drehzahlstarre Drehmaschine ist und
- die beiden Umlaufgetriebe (12, 14) durch eine Verbindungswelle (16) kraftschlüssig miteinander verbunden sind .
2. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine mit dem zwei¬ ten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundene, drehzahl¬ starre Drehmaschine (6) mit einem Mittel zu einem Sanftanlauf (26) verbunden ist.
3. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen (6, 8) drehzahlstarre Drehmaschinen sind und jede der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbunde- nen Drehmaschinen (6, 8) jeweils mit einem Mittel zu einem Sanftanlauf (26, 28) verbunden ist.
4. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach Anspruch 1 oder 2, WO 2016/169740 -,„ PCT/EP2016/057009
gekennzeichnet durch einen Frequenzumrichter (38), insbesondere einen 2-Quadranten-Frequenzumrichter, wobei durch den Frequenzumrichter (38) diejenige der beiden mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundenen Drehmaschinen (6, 8), welche nicht drehzahlstarr ist, mit einer variablen Drehzahl betreibbar ist.
5. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und/oder dritte Dreh¬ maschine (6, 8) weniger Leistung hat als die erste Drehma¬ schine (4), insbesondere ungefähr ein Fünftel bis ein Halb der Leistung der ersten Drehmaschine (4) hat.
6. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmaschinen (4, 6, 8) Mo¬ toren (10), insbesondere Elektromotoren und/oder Verbrennungsmotoren, sind, wobei die beiden Umlaufgetriebe (12, 14) als Überlagerungsgetriebe betreibbar sind, wodurch eine mit einer zweiten Welle (34) des ersten Umlaufgetriebes (12) kraftschlüssig verbundene Arbeitsmaschine (30) mit variabler Drehzahl, insbesondere eine Pumpe (32), ein Verdichter oder ein Gebläse, antreibbar ist.
7. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmaschinen (4, 6, 8) Ge¬ neratoren (42) sind, wobei die beiden Umlaufgetriebe (12, 14) als Verteilergetriebe betreibbar sind, wodurch eine mit einer zweiten Welle (34) des ersten Umlaufgetriebes (12) kraft¬ schlüssig verbundene Kraftmaschine (44) mit variabler Dreh¬ zahl, insbesondere eine Turbine (46), betreibbar ist.
8. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (20) des zweiten Umlaufgetriebes (14) einen Freilauf (24) aufweist und/oder die zweite Welle (22) des zweiten Umlaufgetriebes (14) einen Freilauf (24) aufweist.
9. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (16) einen Freilauf (24) aufweist.
10. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Um¬ laufgetriebe (12, 14) ein Planetenumlaufgetriebe ist.
11. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Um¬ laufgetriebe (12, 14) eine Übersetzung oder eine Untersetzung realisiert .
12. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach Anspruch 3 und 6, eingesetzt zu einer diskontinuierlichen Anpassung einer Drehzahl der mit der zweiten Welle (34) des ersten Umlaufgetriebes (12) kraftschlüssig verbundenen Arbeitsmaschine (30).
13. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach Anspruch 12,
eingesetzt zum Hoch- und/oder Herunterfahren der mit der zweiten Welle (34) des ersten Umlaufgetriebes (12) kraft¬ schlüssig verbundenen Arbeitsmaschine (30),
wobei
- beim Hochfahren zu der im Betrieb befindlichen ersten
Drehmaschine (4) sukzessive die zweite und die dritte Drehmaschine (6, 8) hinzugeschaltet, insbesondere je¬ weils über ein Mittel zu einem Sanftanlauf (26, 28) hinzugeschaltet, wird
oder
- beim Herunterfahren von der im Betrieb befindlichen ersten, zweiten und dritten Drehmaschine (4, 6, 8) sukzes¬ sive die zweite und die dritte Drehmaschine (6, 8) abge- schaltet, insbesondere jeweils über ein Mittel zu einem Sanftanlauf (26, 28) abgeschaltet, wird.
14. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach Anspruch 4 und 6, eingesetzt zu einer kontinuierlichen Anpassung einer Drehzahl der mit der zweiten Welle (34) des ersten Umlaufgetriebes (12) kraftschlüssig verbundenen Arbeitsmaschine (30).
15. Antriebsanordnung (2; 36; 40) nach Anspruch 14,
eingesetzt zu einem Hoch- und/oder Herunterfahren der mit der zweiten Welle (34) des ersten Umlaufgetriebes (12) kraft¬ schlüssig verbundenen Arbeitsmaschine (30),
wobei
- beim Hochfahren zu der alleinig im Betrieb befindlichen ersten Drehmaschine (4)
- zunächst nur die mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundene, nicht drehzahlstarre und mit¬ tels des Frequenzumrichters (38) mit der variablen Dreh¬ zahl betreibbare Drehmaschine (8) hochgefahren wird, - und dann die mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundene drehzahlstarre Drehmaschine (6) hinzugeschaltet, insbesondere über ein Mittel zu ei¬ nem Sanftanlauf (26) hinzugeschaltet, wird, wenn die mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbunde- ne, nicht drehzahlstarre und mittels des Frequenzumrich¬ ters (38) mit der variablen Drehzahl betreibbare Drehma¬ schine (8) eine obere Grenze ihres Drehzahlbereichs er¬ reicht, wobei in dem Umfang, in dem die Drehzahl der mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbunde- nen, drehzahlstarren Drehmaschine (6) hinzugeschaltet wird, die Drehzahl der nicht drehzahlstarren und mittels des Frequenzumrichters (38) mit der variablen Drehzahl betreibbaren Drehmaschine (8) abgesenkt wird,
oder
- beim Herunterfahren von der im Betrieb befindlichen ersten, zweiten und dritten Drehmaschine (4, 6, 8)
- zunächst nur die mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundene, nicht drehzahlstarre und mit- tels des Frequenzumrichters (38) mit der variablen Dreh¬ zahl betreibbare Drehmaschine (8) heruntergefahren wird, - und dann die mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundene drehzahlstarre Drehmaschine (6) abgeschaltet, insbesondere über ein Mittel zu einem Sanftanlauf (26) abgeschaltet, wird, wenn die mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundene, nicht drehzahlstarre und mittels des Frequenzumrichters (38) mit der variablen Drehzahl betreibbare Drehmaschine (8) eine untere Grenze ihres Drehzahlbereichs erreicht, wobei in dem Umfang, in dem die Drehzahl der mit dem zweiten Umlaufgetriebe (14) kraftschlüssig verbundenen, drehzahlstarren Drehmaschine (6) abgeschaltet wird, die Drehzahl der nicht drehzahlstarren und mittels des Frequenzumrichters (38) mit der variablen Drehzahl betreib¬ baren Drehmaschine (8) hochgefahren wird.
PCT/EP2016/057009 2015-04-20 2016-03-31 Antriebsanordnung zur übertragung von drehbewegungen WO2016169740A1 (de)

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FR2120447A5 (de) * 1970-12-30 1972-08-18 Creusot Loire
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