DE1650831A1 - Antriebsanordnung mit mindestens zwei Kraftmaschinen - Google Patents

Antriebsanordnung mit mindestens zwei Kraftmaschinen

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DE1650831A1 DE19671650831 DE1650831A DE1650831A1 DE 1650831 A1 DE1650831 A1 DE 1650831A1 DE 19671650831 DE19671650831 DE 19671650831 DE 1650831 A DE1650831 A DE 1650831A DE 1650831 A1 DE1650831 A1 DE 1650831A1
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Description

ffukuo Shibata, Uo. 13, Tokiwa-cho ITishinomiya-city, Hyogo-prefecture Japan
Antriebsanordnung mit mindestens zwei Kraftmaschinen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anlagen, bei denen mindestens zwei Kraftmaschinen, z.B· Dieselmotoren, zum Antrieb einer last (Schiffspropeller, Rad eines Fahrzeuges, Lüfter, Pumpe usw·) verwendet werden. Selbstverständlich kommen auch andere Maschinen als Dieselmotoren, etwa Dampfturbinen, Wasserkraftmaschinen usw· in Betracht.
Es sind Antriebsanordnungen bekannt geworden, bei denen die gesamte Leistung mehrerer Kraftmaschinen über Zahntriebe auf eine Last übertragen wird. In Fig. 12 ist eine derartige Anlage dargestellt, in welcher ein Propeller 8 von vier Dieselmotoren 5, 151 25, 35 über Ritzel H, 24 und das Zahnrad 29 angetrieben wird. Mit 18, 28, 38, 4-8 sind elastische z.B. elektromagnetische Kupplungen bezeichnet. Die Länge L, welche die Antriebsanordnung aufweist, ist angesichts des meist beschränkten zur Verfügung stehenden Maschinenraums ein schwieriges Problem. Man könnte zwar statt mehrerer Kraftmaschinen nur eine oder wenige mit entsprechend höherer Einzelleistung verwenden; dies ist aber keine Lösung in allen jenen lallen, in denen - aus Gründen, die hier
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ni-cht interessieren - die Leistung (Größe) der einzelnen Kraftmaschine begrenzt ist·
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mehrzahl von Kraftmaschinen zun Antrieb einer seineinsamen Last derart anzuordnen, daß die Gesamtlänge der Anlage gegenüber den herkömmlichen Einrichtungen herabgesetzt ist. Ss soll auch ermöglicht werden, daß unter Beibehaltung einer hohen Gesamtleistung sämtlicher Kraftmaschinen der für die Anlage erforderliche Platz im Maschinenraum herabgesetzt wird.
Die Antriebsanordnung mit mindestens zwei Kraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren für Schiffsantriebe, hat erfindungsgemäß das Kennzeichen, daß zwischen den Kraftmaschinen einerseits und der Last andererseits eine Übertragungseinrichtung angeordnet ist, die aus folgenden Teilen besteht: ein Motor mit einer ausgehenden (treibenden), mit der Laet verbundenen Welle und einer angetriebenen, mit einer der Kraftmaschinen verbundenen Welle; ein von der anderen Kraftmaschine angetriebener Energieumformer, welcher die umgeformte, vorzugsweise elektrische, Energie an den Motor weitergibt. Hierdurch ist es möglich, an Länge zu sparen, denn die den Energieumformer antreibende Maschine kann an beliebiger Stelle des Maschinenraumes untergebracht werden, wie an Hand der Ausführungsformen gezeigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Zusammenfassung mehrerer Kraftmaschinen eine höhere Gesamtleistung gegenüber den herkömmlichen Anordnungen ermöglicht, ohne daß der Wirkungsgrad oder die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanordnung herabgesetzt wird. Außerdem kann bei der neuen Anordnung jede beliebige der Kraftmaschinen außer Betrieb gesetzt werden, während die anderen weiterarbeiten. Es
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lassen eich auch auf einfache und wirtschaftlich vertretbare Weise Steuerungen anbringen, durch welche ein weiter Drehzahlbereich der Last einstellbar ist.
An Hand der Fig. 1 sei die Erfindung in ihren Grundzügen erläutert· Der Motor 1 ist zwischen den Kraftmaschinen 5» 7 einerseits und der Last 8 andererseits angeordnet· Der Motor treibt die Last und wird von der Kraftmaschine 5 angetrieben· Die Kraftmaschine 7 treibt den Energieumfonner 6, dessen umgeformte Energie über die Leitung 11 an den Motor 1 abgegeben wird. Auf die Last 8 wirken somit die Leistungen der Kraftmaschinen 5· und 7.
An den AusfUhrungebeispielen gemäß den Figuren 1-11 sollen nun einige praktische Anwendungen der Erfindung gezeigt werden.
Als Ausfuhrungsbeispiel stellt Fig. 1 den Antrieb einer Schiffsschraube 8 durch zwei Kraftmaschinen 5 und 7 dar, welche beispielsweise Dampfturbinen oder Dieselmotoren sein können. Die Übertragungseinrichtung 1 ist als Drehstrom-Asynchronmotor mit rotierendem Primärteil 2 ausgebildet; dieses rotierende Gehäuse 2 wird Ton der einen Kraftmaschine 5 angetrieben, während der induzierte Läufer 3t der als Käfigläufer ausgebildet, ist, den Propeller 8 antreibt· Die Wicklungen des Primärteilee 2 werden über Schleifringe 4 und Leitungen 11 aus dem Drehstromgenerator 6 gespeist, der (als Energieumformer) von der zweiten Kraftmaschine 7 angetrieben wird.
Bei Stillstand der Kraftmaschine 5 hat das im Primärteil 2 erzeugte Drehfeld gegenüber dem Luftspalt synchrone Drehzahl· Wird der Primärteil 2 von der Kraftmaschine 5 in Richtung des Drehfeldes angetrieben,
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dann ist die Geschwindigkeit des Drehfeldes gleich der Summe der synohronen Drehzahl -und der Kraftmaschinen-Drehzahl. Der Sekundärteil (Käfiganker 3) wird durch die induktive Wirkung des Drehfeldes mit einer Drehzahl bewegt, welche nahe der Gesamtdrehzahl des Feldes ist, und treibt mit dieser die Last 8. Die Leistung (Energie) beider Kraftmaschinen wird auf diese Weise der Last zugeführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der den Propeller 8 antreibende Teil 31 des Motors 11 als Primärteil ausgebildet, dem die elektrische Leistung von 6 zugeführt wird. Der Last 8 wird dann die Leistung (Energie) beider Kraftmaschinen 5» 7 zugeführt, wenn der von der Kraftmaschine 5 angetriebene Teil 2· des Motors 1' eine dem Drehfeld von 3' entgegengesetzte Richtung hat.
Der Generator 6 kann auch als Gleichstromerzeuger ausgeführt werden. Dementsprechend wird der Motor 1 als Gleichstrommotor gebaut, dessen Kommutatoranker und Polgehäuse (bzw. Polrad) drehbar sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig· 3 ist der als Übertragungseinrichtung dienende Elektromotor als Synchronmotor 1" ausgebildet, dessen mit der Dreh-3tromwicklung versehene Gehäuseteil 2 wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 von der Kraftmaschine 5 angetrieben wird. Der die Last 8 antreibende Teil 3" des Motors 1H ist als gleichstromerregter Läufer ausgeführt, dem die Erregerleistung aus der Drehstromleitung 11 über Gleichrichter 10 und Schleifringe 9 zugeführt wird· Die Erregung kann durch einen der Einfachheit halber nicht dargestellten Transformator mit variabler Übersetzung eingestellt werden. Der Vorteil der Verwendung von Gleichstromer- · regung besteht darin, daß der Drehstromgenerator 6 009884/0097
und die Drehstromleitung 11 für eine geringere Strombelastung (durch. Fortfall des Blindstromes) ausgelegt werden können. Der Generator 6 ist von einer Turbine 17 angetrieben, die ihre Energie aus den Abgasen des Dieselmotors 5 über die Leitung 12 erhält (Abgasturbine).
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist das von der Kraftmaschine 5 angetriebene Gehäuse 2" mit Gleiohstromerregung über den Gleichrichter 10f versehen, während die Drehstromspeisung 11 an den die last 8 antreibenden Teil (Läufer) 3' der Übertragungseinrichtung geführt ist.
Bezüglich der Drehrichtungen der Antriebe und der Drehfelder in den Anordnungen gemäß den Fig. 3 und 4 gilt das gleiche wie bei den Fig. 1 bzw. 2 gesagte.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 wird die Last 8 über ein ; Hitzel H und ein Zahnrad 29 von einem Motor 13 angetrieben, dem sowohl mechanische als auch elektrische Energie zugeführt wird· Die Welle des Motors 13 ist über eine elastische Kupplung 18 (hydraulisch, aerodynamisch oder elektromagnetisch) mit dem Dieselmotor 5 verbunden; die Wicklung des Motors 13 ist an zwei zueinander paral-IeI geschaltete Generatoren 6 und 16 angeschlossen. Der Generator 6 wird von der Kraftmaschine 7, der Generator 16 von der Abgasturbine 17 angetrieben. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Kraftmaschine 5 unmittelbar den Motor 13 antreibt, während dieser über die elastische Kupplung 18 mit der Last über das Hitzel H verbunden ist·
Wird die Kupplung 18 geöffnet, dann kann der Dieselmotor 5 stillgesetzt werden. - Wird dagegen die elektrische Speisung des Motors 13 unterbrochen, 009884/0097
dann wird dieser von der Maschine 5 her leer durchgezogen.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird die Last 8 von der gesamten leistung (Energie) der sechs Kolbenmaschinen 5» 7 25 (je zwei) angetrieben. Auf zwei Ritzel 14, arbeiten gleichartige Gruppen, die jede wie aus der Zeichnung unmittelbar zu entnehmen ist im wesentlichen der Anordnung nach Pig.5 entsprechen, jedoch unter Fortfall des Maschinensatzes 16, 17, während zusätzlich auf jedes Ritzel eine einzelne Kraftmaschine 25 über eine elastische Kupplung 38 arbeitet.
Bei der Anlage gemäß Fig. 7 wird die last 8 durch die kombinierte Leistung von drei Dieselmotoren 5$ 15 und 7 sowie der Abgasturbine 17 angetrieben, wobei der letztgenannten ihre Energie aus den Auspuffsystemen der drei Dieselmotoren über die Rohre 12 bzv/. 20 und 22 zugeführt wird. Die Übertragungseinrichtungen 1» und die Generatoren 6, 16 entsprechen der Gruppe nach Fig. 2. Insbesondere durch dieses Ausführungsbeispiel wird die Einsparung an erforderlicher Länge für den Einbau der Anlage klar ersichtlich, wenn nan sie mit der herkömmlichen Anordnung gemäß Fig.12 vergleicht.
In der Anlage gemäß Fig.8 werden zum Antrieb sechs Dieselgeneratoren 5, 15, 25, 35, 7 und 37 und eine Abgasturbine 17 eingesetzt, welch, letztgenannter die Abgasenergie aus den Dieselmotoren durch die Bohre 12 bzw. 20, 26, 45, 22, 46 zugeführt wird. Die Drehstrom-Generatoren 6, 36 und 16, welche von den Kraftmaschinen 7 bzw. 37, Π angetrieben werden, speisen das Netz 11. Aus diesem werden die Übertragungseinrichtungen mit Strom versorgt und zwar: für Diesel- · motor 5 und 15 nach dem System Figur 4, für Diesel-
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motor 25 und 35 nach dem System Figur 3· Die Gleichstromerregung erfolgt jeweils über eine Dreiphasen-Gleichrichterschaltung TO", die über je einen Transformator 47 (mit variabler übersetzung) an das Hetz 11» angeschlossen ist. Der Vergleich dieser Ausführungsform mit der herkömmlichen Anlage nach Pig·12 zeigt, daß - bei gleicher Baulänge - durch die Erfindung die Unterbringung einer größeren Antriebsleistung ermöglicht wird.
In Fig. 9 ist eine Anlage dargestellt, in welcher die Ritzel ebenfalls von zwei Seiten angetrieben werden. Der Dieselmotor 5 treibt über eine gleichstromerregte elektromagnetische Kupplung 18· und einen Drehstrom-Asynchronmotor 13' mit Schleifringläufer das Ritzel 14 von der einen Seite an. Der Motor 13· wird standerseitig aus dem Netz 11· gespeist. Die Gleichstromspeisung für die Kupplung 18* ist der Einfachheit halber fortgelassen. Die Sekundärwicklungen des Motors 13* und der Kupplung 18* sind über Schleifringe und Gleichrichter 59 bzw. 61 an eine Gleichstromleitung angeschlossen, aus welcher ein Gleichstrommotor 57 gespeist wird, welcher mit der anderen Seite des Ritzels Η verbunden ist. Weiterhin gehören zu diesem Antrieb der Dieselmotor 25f welcher über die Kupplung 38 mit dem Gleichstrommotor 57 gekuppelt ist· Die Kupplung 38 ist in Aufbau und Wirkung - wie sich aus der Zeichnung unmittelbar ergibt - analog der Kupplung 18*· Das ' ebenfalls auf die Last arbeitende Ritzel 24 wird durch eine Gruppierung, die der für das Ritzel U vorgesehenen Anordnung gleicht, angetrieben. Durch Einstellung des Erregerstroaes in den nicht dargestellten Feldwicklungen der Motoren 57 kann die Drehzahl des Ritzels H bzw. 24 gesteuert werden.
In Fig. 10 ist eine Anlage dargestellt, bei der eine 009884/0097
hydraulische Übertragungseinrichtung vorgesehen ist. Der hydraulische Motor 19» dessen drehbares Gehäuse 21 von der Kraftmaschine 5 angetrieben wird, ist mit seiner Läuferwelle (Läufer 31) an die Last 8 angeschlossen. Eine das Gehäuse 21 speisende hydraulische Pumpe 61 wird von der anderen Kraftmaschine 7 angetrieben. (Die Leitungen für die Druckflüssigkeit sind mit 11N angedeutet.) Man kann den Teil 19 als'Föttinger-Getriebe mit Einspeisung zusätzlicher Druckflüssigkeit betrachten. Im wesentlichen die gleiche Anordnung ist in Pig. 11 dargestellt mit dem Unterschied, daß zwei Aggregate 5, 19 vorgesehen sind, die die Last über Ritzel H, bzw. 24 antreiben·
Bei den Übertragungseinrichtungen, welche mit Drehstrom arbeiten, kann man entweder die Generatoren oder die Motoren polumschaltbar ausführen, so daß der Propeller 8 des Schiffes mit normaler Drehzahl angetrieben werden kann, eelbst wenn ein Dieselmotor ausfällt.
Patentanspruches
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Claims (1)

  1. Patentansprüche;
    1. Antriebsanordnung mit mindestens zwei Kraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren für Schiffsantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kraftmaschinen einerseits und der Last andererseits eine Übertragungseinrichtung angeordnet ist, die aus folgenden Teilen besteht: ein Motor mit einer ausgehenden (treibenden) , mit der last verbundenen Welle und einer angetriebenen, mit einer der Kraftmaschinen verbundenen Welle; ein von der anderen Kraftmaschine angetriebener Energieumformer, welcher die umgeformte, vorzugsweise elektrische Energie an den Motor weitergibt. "
    2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) als Elektromotor mit drehbarem von der einen Kraftmaschine (5) angetriebenem Gehäuse (2) und drehbarem Innenläufer (3) ausgeführt ist, welcher die last (8) antreibt, und daß der von der anderen Kraftmaschine (7) angetriebene Energieumformer ein elektrischer Generator (6) ist, der den Motor (1) speist, (lig.1)
    3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) als Drehstrom-Asynchronmotor ausgeführt ist, dessen Gehäuse (2) die Primärwicklung enthält und dessen Läufer (3) als Käfigläufer ausgebildet ist. (Fig.1)
    4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1·) als Drehstrom-Asynchronmotor ausgeführt ist, dessen Innenläufer (31) die Primärwicklung enthält. (l»ig.2)
    5· Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1H) als Drehstrom-Syn-
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    ohrorunotor ausgebildet ist, dessen Innenläufer (3") aua dem Generator (6) über Gleichrichter (10) die Gleichstromerregung erhält (Pig.3).
    6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Drehstrom-Synohronmotor ausgebildet ist, dessen Gehäuse (2") aus dem Generator (6) Über Gleichrichter (10*) die Gleichstromerregung erhält (Fig.4)·
    7· Anordnung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Elektromotor (13) und der ihn treibenden Kraftmaschine (5) eine elastische Kupplung (18) angeordnet ist (Fig.5)·
    8« Anordnung nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (13) die Last (8) über einen Zahntrieb (H, 29) treibt und an einer Seite des Ritzels (H) angreift, während eine weitere Kraftmaschine (25) über eine elastische Kupplung (58) an der anderen Seite des Ritzels (H) angreift (Pig.6),
    9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (29) von zwei Ritzeln (Hf 24) getrieben wird, wobei jedem Ritzel zwei Antriebsaggregate zugeordnet sind (Pig.6).
    10. Anordnung nach den Ansprüchen 1-9$ dadurch gekennzeichnet, daß die den Energieumformer (Generator 6) antreibende Kraftmaschine als Abgasturbine (17) ausgebildet ist, welcher die Abgase des Dieselmotors
    (5) zugeführt werden, der den vom Energieumformer
    (6) gespeisten Motor (1") antreibt (Fig.3).
    11. Anordnung nach den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß auch die den Energieumformer (Ge-
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    nerator 6) antreibende Kraftmaschine (7) ein Dieselmotor ist, welcher - zusammen mit den anderen Dieselmotoren (5, 15) - die Abgasturbine (17) 3peist, und das dieoe einen weiteren Energieumformer (Generator 16) antreibt, welcher mit dem erstgenannten Energie-Umformer (6) parallel geschaltet ist (Fig,7).
    12. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines Doppelantriebeo mittels zweier Ritzel ( H» 24) jedes Ritzel beidseitig von je einem Aggregat (Kraftmaschine 5, bzw.Kraftmaschine 25», alt je einem Synchronmotor g
    angetrieben ist, wobei das Aggregat auf der einen Sei- ™ te des Ritzels (Kraftmaschine 5) gemäß Anspruch 6, und das Aggregat auf der anderen Seite des Ritzels (Kraftmaschine 25) gemäß Anspruch 5 ausgeführt ist (Fig.8).
    13· Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 7-10, dadurch gekennzeichnet, daO das auf der einen Seite des Ritzels (14) befindliche Aggregat aus einer Kraftmaschine (5) einer gleichstromgespeisten Kupplung (18*) mit Schleifringläufer und einem Asynchronmotor (131) mit Schleifringläufer besteht, und daß das auf der anderen Seite des Ritzels (14) befindliche Aggregat aus einer weiteren Kraftmaschine (25), einer gleich- ä stromgespeisten Kupplung (38) mit Schleifringläufer und einem Gleichstrommotor (57) besteht, und daß der Gleichstrommotor (57) von den drei Schleifringläufern über je einen Satz Gleichrichter (59 usw.) gespeist wird (Pig.9).
    14. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieumformer als hydraulische Pumpe (6*) ausgeführt ist, die einen hydraulischen Motor (19) speiet (Pig, 10).
    15. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 10 und H, da-
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    durch gekennzeichnet, daß zwischen der einen Kraftmaschine (5) und der Last (8) eine hydraulische Kupplung vorgesehen ist, die zusätzliche hydraulische Energie aus dem Energieumformen (6') erhält (Pig.10).
    16. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 10, H und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (8) über ein Getriebe (29f H, 24) von zwei Aggregaten (5, 19) angetrieben ist, deren hydraulische Teile (19) mit dem Gehäuse (21) lastseitig und mit dem Innenteil (31) antriebsseitig verbunden sind (Fig.11).
    17. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2, 7, 8, 9, 10, 11, 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren und Generatoren als Gleichstrommaschinen ausgebildet sind.
    18. Anordnung nach den Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstrommotoren polumschaltbar ausgeführt sind.
    19. Anordnung nach den Ansprüchen 1-13 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstromgeneratoren polumschaltbar ausgeführt sind«,
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    L e e r s e i \ e
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