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Patent Searching and Data


Title:
DRIVE ASSEMBLY FOR TRANSMITTING ROTATIONAL MOTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/169740
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive assembly (2; 36; 40) for transmitting rotational motion. According to the invention, in order to achieve a cost-effective drive assembly (2; 36; 40) that is suitable for adapting a rotational speed of a rotating machine, the drive assembly (2; 36; 40) comprises at least one first and one second planetary gear train (12, 14), a first rotationally fixed rotational machine (4) which is frictionally connected to a first shaft (18) of the first planetary gear train (12), a second rotational machine (6) that is frictionally connected to a first shaft (20) of the second planetary gear train (14), and a third rotational machine (8) that is frictionally connected to a second shaft (22) of the second planetary gear train (14). In addition, according to the invention, at least one of the two rotational machines (6, 8) that are frictionally connected to the second planetary gear train (14) is a rotationally fixed rotational machine and the two planetary gear trains (12, 14) are frictionally connected to one another via a connection shaft (16).

Inventors:
HAAS SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/057009
Publication Date:
October 27, 2016
Filing Date:
March 31, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02K7/116; F16H3/72; H02K16/00
Foreign References:
FR2120447A51972-08-18
US8928266B12015-01-06
Other References:
None
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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.

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 .