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Dokumentenidentifikation DE19530110C2 17.09.1998
Titel Antriebssystem für Hebezeuge mit Energieausgleichseinrichtung
Anmelder Vulkan Kocks GmbH, 28757 Bremen, DE
Erfinder Buchholz, Hartmut, 27721 Ritterhude, DE;
Pietryga, Uwe, 26386 Wilhelmshaven, DE;
Ritsche, Eberhard, 28816 Stuhr, DE;
Schuster, Alois, 26441 Jever, DE
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 80335 München
DE-Anmeldedatum 16.08.1995
DE-Aktenzeichen 19530110
Offenlegungstag 20.02.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 17.09.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.09.1998
IPC-Hauptklasse B66C 13/18
IPC-Nebenklasse B66D 1/68   F01B 25/24   B66C 23/52   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Hebezeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

An derartige Antriebssysteme werden ganz unterschiedliche, zum Teil sich widerstreitende Anforderungen gestellt. Eine zentrale Forderung besteht hierbei darin, daß die eingesetzte Primärenergie sowohl im Hinblick auf die damit verbundenen Kosten als auch im Hinblick auf die Umweltbelastung optimal genutzt werden soll. Damit unmittelbar verbunden ist die Forderung nach niedrigen Herstellungs- sowie Betriebskosten für das Antriebssystem. Dieser Forderung steht die Notwendigkeit gegenüber, daß das Antriebssystem allen Leistungsanforderungen gerecht werden muß.

Der Betrieb eines derartigen Antriebssystems läßt sich grob in drei Phasen unterteilen: in eine Nullastphase, in eine Normallastphase und in eine Spitzenlastphase. Die zeitliche Dauer der einzelnen Phasen ist hierbei unterschiedlich, wobei, bezogen auf die Lebensdauer eines Antriebssystems, die Normallastphase und die Nullastphase zusammengenommen einen längeren Zeitraum ergeben als die Spitzenlastphase alleine. Dennoch muß die Auslegung der Energiequelle an Hand der Spitzenlast erfolgen. Dies führt dazu, daß die Energiequelle entsprechend leistungsfähig dimensioniert werden muß, was zum einen hohe Herstellkosten und zum anderen ebenfalls hohe Verbrauchswerte auch bereits bei der Normallastphase zur Folge hat, obwohl der Bedarf an Spitzenleistung seitens der Energiequelle gegenüber den anderen Betriebsphasen verhältnismäßig selten ist.

Aus dem gattungsbildenden Sonderdruck "Auf unserer Werft" 3/74 der Fa. Blohm + Voss geht ein Antriebssystem hervor, bei dem u. a. ein Diesel-Generator über eine Energiespeiseleitung mit einem Betriebsmotor für einen Kran verbunden ist. Weiterhin ist eine Batterie vorgesehen, der während eines ersten Kriteriums Energie von dem Diesel-Generator zugeführt wird. Die in der Batterie gespeicherte Energie wird während eines zweiten Kriteriums u. a. bei einem Anfuhrvorgang weiter vorgesehenen Motoren zugeführt.

Weiterhin geht aus der DD 267 293 A1 ein hydraulisches Antriebssystem für einen Transportschlitten hervor, bei dem von einem ersten Druckölspeicher über einen ersten Leitungszweig Drucköl zu einen Hydraulikmotor gefördert wird. Während eines Bremsvorganges wird das von dem Hydraulikmotor gewonnene Drucköl über einen teilweise parallel zu dem ersten Leitungszweig geführten zweiten Leitungszweig wieder dem Druckölspeicher zugeführt. Desweiteren erhält der Druckölspeicher das Drucköl von einer Pumpe.

Aus der GB 15 56 164, der DE 28 34 785 A1 und der US 54 00 596 gehen Energierückgewinnungssysteme bei verschiedenen Anwendungen hervor.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei niedrigen Herstellkosten einen energiesparsamen und ökologischen Betrieb gestatten.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Energieausgleichseinrichtung gestattet es nunmehr, daß die beispielsweise während einer bestimmten Phase des Antriebssystems von dem Diesel-Generator erzeugte, aber nicht vollständig verbrauchte Energie nicht verloren geht, sondern durch die Energieausgleichseinrichtung aufgenommen und vorübergehend zwischengespeichert wird. Schließt sich an diese Phase wiederum eine Phase mit hohem Energiebedarf an, so kann die in der Energieausgleichseinrichtung gespeicherte Energie neben der von dem Diesel-Generator unmittelbar erzeugten Energie dem Elektromotor zusätzlich zugeführt werden. Hierdurch kann der Einsatz an Primärenergie reduziert und die Energiequelle entsprechend kleiner dimensioniert werden, was unmittelbar Folgen sowohl für die Herstellkosten als auch für die Betriebskosten des Antriebssystem hat. Dabei kann die erwähnte bestimmte Phase beispielsweise eine Nullastphase des Antriebssystems sein, in der der Diesel-Generator aber weiterhin Energie abgibt.

Die Energieausgleichseinrichtung kann ganz unterschiedlich ausgestaltet sein. So kann die Energieausgleichseinrichtung durch eine Batterie oder einen entsprechend dimensionierten Kondensator gebildet sein. Ebenso kann die Energieausgleichseinrichtung auch einen Motor und ein von dem Motor angetriebenes Schwungrad enthalten. Die von dem Diesel-Generator während zum Beispiel einer Nullastphase erzeugte Energie wird über die Energiespeiseleitung der Energieausgleichseinrichtung und dort dem Motor zugeführt, der wiederum das Schwungrad antreibt. Tritt dann beispielsweise eine Phase auf, bei der ein hoher Energiebedarf vorhanden ist, so wird die durch das Schwungrad gespeicherte Energie über die Energiespeiseleitung dem Elektromotor zusätzlich zugeführt. Der Motor selbst kann wiederum ganz unterschiedlich ausgestaltet sein, beispielsweise kann er ein Hydraulik- oder ein Elektor-Motor sein.

Die Kriterien für das Zuführen der Energie von der Energiespeiseleitung zu der Energieausgleichseinrichtung und für das Einspeisen der in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie in die Energiespeiseleitung können je nach den Einsatzgegebenheiten des Antriebssystem unterschiedlich gewählt werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Verlauf des Energieverbrauchs an dem Elektromotor zu erfassen. Bei Unterschreiten eines vorbestimmten Energieverbrauchswertes wird die in der Energiespeiseleitung übertragene Energie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt und bei Überschreiten eines Energieverbrauchswertes die in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung eingespeist. Zu bemerken ist hierbei, daß der Energieverbrauch selbstverständlich auch an Hand der durch die Energiespeiseleitung übertragenen und/oder durch die an dem Diesel-Generator erzeugten Energie erfaßt werden kann. Desweiteren ist in diesem Zusammenhang zu bemerken, daß je nach Auslegung und Steuerung des Systems auch nur ein Teil der über die Energiespeiseleitung übertragenen Energie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt und ebenso wieder nur teilweise in die Energiespeiseleitung eingespeist werden kann.

Um die Zuführung der von dem Diesel-Generator zu der Energieausgleichseinrichtung übertragenen Energie bzw. die Wiedereinspeisung der in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie optimal vornehmen zu können, kann weiterhin eine Steuereinrichtung vorgesehen sein. Diese Steuereinrichtung kann beispielsweise die Energieflußrichtung innerhalb des Antriebssystems steuern. Mit anderen Worten wird durch die Steuereinrichtung der Weg des Energieflusses festgelegt, d. h., ob Energie von dem Diesel-Generator zu dem Elektromotor und/oder zu der Energieausgleichseinrichtung bzw. ob Energie von der Energieausgleichseinrichtung und ggf. ergänzend von dem Diesel-Generator dem Elektromotor zugeführt wird. Hierzu kann die Steuereinrichtung eine in der Speiseleitung des Antriebssystems zwischen Diesel-Generator, Elektromotor und Energieausgleichseinrichtung vorgesehene Lenkeinrichtung zum Beeinflussen der Energieflußrichtung steuern. Soll darüber hinaus, oder alternativ, der Energiefluß innerhalb des Antriebssystems von dem Dieselgenerator zu dem Elektromotor und/oder zu der Energieausgleichseinrichtung bzw. von der Energieausgleichseinrichtung zu dem Elektromotor nicht nur hinsichtlich seiner Richtung sondern auch hinsichtlich seiner zeitlichen Dauer steuerbar sein, so kann die Steuereinrichtung eine in der Energiespeiseleitung angeordnete Schalteinrichtung steuern, mittels der eine Verbindung zwischen der Energiespeiseleitung und der Energieausgleichseinrichtung herstellbar sowie unterbrechbar ist. Hierdurch kann einerseits auf einfache Weise die Energieflußrichtung der über die Energiespeiseleitung übertragenen Energie, die von dem Diesel-Generator erzeugt worden ist, so festgelegt werden, daß sie entweder an den Elektromotor oder an die Energieausgleichseinrichtung weitergegeben wird. Andererseits kann die in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie über die Schalteinrichtung wieder in die Energiespeiseeinleitung zeitlich gesteuert eingespeist und dem Elektromotor zugeführt werden. Es besteht also nicht nur die Möglichkeit, die Energieflußrichtung selbst zu manipulieren sondern auch die zeitliche Dauer der Energieübertragung von dem Diesel-Generator und/oder der Energieausgleichseinrichtung.

Die Steuereinrichtung kann aber auch mit einer jeweils an dem Elektromotor und der Energieausgleichseinrichtung sowie ggf. an dem Diesel-Generator vorgesehenen Schalteinrichtung verbunden sein, durch die in Abhängigkeit der aufgetretenen Kriterien die Energieflußrichtung festlegbar bzw. eine Verbindung zwischen Diesel-Generator und Elektromotor, zwischen Diesel-Generator und Energieausgleichseinrichtung sowie zwischen Elektromotor und Energieausgleichseinrichtung jeweils über die Energiespeiseleitung herstellbar ist. Die Schalteinrichtungen übernehmen dann die Funktion der vorstehend erläuterten, gemeinsamen Schalteinrichtung, die in die Energiespeiseleitung eingesetzt ist. Das Vorsehen mehrerer jeweils an den einzelnen Baugruppen des Antriebssystems vorgesehenen Schalteinrichtungen hat den Vorteil, daß die Steuerung des Antriebssystems differenzierter erfolgen kann. Hierbei können die Schalteinrichtungen durch Umrichter gebildet sein.

Bei den Diesel-Generatoren für Hebezeuge, wie beispielsweise Portalkräne für den Umschlag von Gütern stellt sich das zusätzliche Problem, daß die Motoren der Lauf- bzw. Hubwerke beim Anheben bzw. Verfahren einer Last verhältnismäßig kurzfristig einen hohen Energiebedarf haben. Da eine Diesel-Brennkraftmaschine träge auf die Anforderung nach mehr Leistung anspricht, wird deshalb in diesem Fall die Diesel-Brennkraftmaschine oft während einer Nullastphase, d. h., daß die Diesel-Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben wird, auf einer verhältnismäßig hohen Drehzahl gehalten, so daß sie bei einer Energieanforderung diese kurzfristig zur Verfügung stellen kann. Dies führt aber vielfach dazu, daß Energie während einer derartigen Nullastphase nicht immer verwertet wird. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht nun in einem derartigen Fall, daß die während einer Nullastphase erzeugte Energie genutzt werden kann, indem sie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt wird. Wird nun während einer Normallast- bzw. Spitzenlastphase ein hoher Energiebedarf von dem Elektromotor angefordert, so kann dieser kurzfristig hohe Energiebedarf nicht nur durch die Diesel-Brennkraftmaschine des Diesel-Generators, die auf einer entsprechend hohen Drehzahl gehalten worden ist und damit kurzfristig zur Verfügung steht, sondern auch durch die in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie gedeckt werden. Damit besteht die Möglichkeit, daß die eingesetzte Primärenergie sparsam verwendet wird und gleichzeitig die Diesel-Brennkraftmaschine kleiner dimensioniert werden kann, da die jeweiligen Lastphasen nicht nur durch die Diesel-Brennkraftmaschine alleine sondern auch durch die Energieausgleichseinrichtung abgedeckt werden können.

Ist die Energiequelle durch eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einem Generator gebildet, so können die Kriterien für die Zuführung von Energie zur Energieausgleichseinrichtung bzw. für das Einspeisen der in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie durch Drehmoment- bzw. Leistungswerte der Diesel-Brennkraftmaschine definiert sein. Unterschreitet beispielsweise die Diesel-Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Drehmoment- bzw. Leistungswert, so wird die Brennkraftmaschine auf diesem Drehmoment- bzw. Leistungswert, oder auf einem dicht unterhalb dieses Drehmoment- bzw. Leistungswertes liegenden Drehmoment- bzw. Leistungswert gehalten und die hierbei erzeugte Energie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt. Übersteigt demgegenüber der Drehmoment- bzw. Leistungswert der Diesel-Brennkraftmaschine diesen vorgegebenen Drehmoment- bzw. Leistungswert oder einen über diesen liegenden weiteren Drehmoment- bzw. Leistungswert, so wird die in der Energieausgleichseinrichtung gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung eingespeist.

Die während eines durchgeführten Bremsvorgangs (Generatorbetrieb des Elektro-Motors) erzeugte Energie kann ebenfalls in die Energiespeiseleitung eingespeist und zu der Energieausgleichseinrichtung geführt werden, wo sie vorübergehend gespeichert wird. Hierbei kann das Kriterium für die Zuführung von Energie zu der Energieausgleichseinrichtung durch den Bremsvorgang des Motors definiert sein. Bei der vorstehend geschilderten Ausführungsform der Erfindung sorgt dann die Steuereinrichtung dafür, daß die Energieflußrichtung in entsprechender Weise festgelegt wird, d. h., daß der Energiefluß von dem Diesel-Generator zu dem Elektromotor und/oder der Energieausgleichseinrichtung bzw. von dem Elektromotor zu der Energieausgleichseinrichtung bzw. von der Energieausgleichseinrichtung und ggf. ergänzend von dem Diesel-Generator zu dem Elektromotor festgelegt wird.

Es ist noch zu bemerken, daß das erste und zweite Kriterium auch beispielsweise durch einen gemeinsamen Wert gebildet sein können, wobei das Überschreiten bzw. Unterschreiten dieses Wertes das jeweilige Kriterium darstellt.

Das Verfahren zum Steuern kann hierbei beispielsweise so ausgestaltet sein, daß die Zuführung der Energie zu der Energieausgleichseinrichtung über eine Sollwertvorgabe erfolgt. Dies kann z. B. durch eine als "Power Control" bezeichnete Steuerung erfolgen. Die beispielsweise SPS, Fuzzy- Regler enthaltende Steuerung kann hierbei in Abhängigkeit von Eingangsgrößen die Sollwertvorgabe der Energieausgleichseinrichtung und somit die Energieflußrichtung an der Energieausgleichseinrichtung steuern. Hierbei soll eine präventive, d. h. eine vorausschauende Steuerung einem möglichen Energiebedarf vorgreifen und kann bei entsprechend niedrigem Energieniveau der Energiequelle und der Energieausgleichseinrichtung eine vorsorgliche Erhöhung des Energiepotentials durch Erhöhung der Leistung der Energiequelle erreichen. Umgekehrt kann die präventive Steuerung auch eine Reduzierung der Leistung der Energiequelle bewirken, und zwar in dem Fall, wenn genügend Energie in der Energieausgleichseinrichtung vorhanden ist. Durch die direkte Auswertung der Sollwertvorgaben bei mehreren Verbrauchern kann möglichen Spannungsbrüchen auf der Zwischenkreisebene vorgebeugt werden, indem ebenfalls die Energieflußrichtung der Energieausgleichseinrichtung (durch Ändern der Sollwertvorgabe) entsprechend gesteuert wird. Als Eingangsgrößen für die Regelung bzw. Steuerung kann z. B. bei mehreren Verbrauchern, die beispielsweise durch als Generatoren betreibbare Elektro-Motoren gebildet sind, die aktuelle Stromrichtung und Größe des jeweiligen Verbrauchers sowie die aktuelle Energiemenge der Energieausgleichseinrichtung herangezogen werden. Als Ausgangsgrößen werden bei der Steuerung bzw. Regelung die Sollwertvorgaben für die Schalteinrichtungen, die in diesem Fall beispielsweise durch Umrichter gebildet sein können, erzeugt. Zusätzlich können Sollwertvorgaben für die Verbraucher sowie ggf. eine Steuerung der Energiequelle erfolgen. Ist die Energiequelle beispielsweise durch einen mittels einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine angetriebenen Generator gebildet, so kann die Sollwertvorgabe bei der Steuerung die Drehzahl der Brennkraftmaschine betreffen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Das in der Fig. 1 wiedergegebene Antriebssystem enthält eine Energiequelle 10, die über eine Energiespeiseleitung 20 (20a-20c) mit einem Verbraucher 30 verbunden ist. In der Energiespeiseleitung 20 ist eine Schalteinrichtung 40 angeordnet, mittels der die Energieflußrichtung in dem Antriebssystem beeinflußbar bzw. eine Energieausgleichseinrichtung 50 auf die Energiespeiseleitung 20 aufschaltbar bzw. von dieser wieder trennbar ist. Die Energiequelle 10, der Verbraucher 30, der Schalter 40 sowie die Energieausgleichseinrichtung 50 sind über Signalleitungen 60 (60a-60d) mit einer Steuereinrichtung 70 verbunden.

Die Energiequelle 10 weist eine Brennkraftmaschine 12 auf, die vorzugsweise eine Diesel-Brennkraftmaschine ist und die einen drehstromerzeugenden Generator 14 antreibt. An den Generator 14 schließt sich eine Schaltung 16 an, die einen frequenzkonstanten Drehstrom vorgegebener Frequenz erzeugt. Dieser Drehstrom wird anschließend der Energiespeiseleitung 20, und zwar dort dem Energiespeiseleitungszweig 20a, zugeführt. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Generator 14 ein Gleichstromgenerator ist. In diesem Falle kann die Schaltung 16 entfallen, da dann Gleichstrom abgegeben wird.

Die Energieausgleichseinrichtung 50 enthält einen Elektro-Motor 52 sowie ein Schwungrad 54. Wird durch die Steuereinrichtung 70 über die Schalteinrichtung 40 sowie über die Energiespeiseleitungszweige 20a, 20c eine Verbindung zwischen der Energiequelle 10 und der Energieausgleichseinrichtung 50 hergestellt, so wird durch die so übertragene elektrische Energie der Elektro-Motor 52 der Energieausgleichseinrichtung 50 angetrieben. Dieser wiederum treibt das Schwungrad 54 an, wodurch die von der Energiequelle 10 erzeugte Energie vorübergehend gespeichert werden kann.

Als Verbraucher 30 können die unterschiedlichsten Vorrichtungen, Einheiten usw. vorgesehen sein. Insbesondere kann der Verbraucher das Hubwerk eines Krans, vorzugsweise eines Portalkrans in Form einer Containerbrücke sein. Handelt es sich bei dem Verbraucher um einen als Generator betreibbaren Elektro-Motor, so kann die von ihm während eines Bremsvorganges erzeugte Energie (Generatorbetrieb des Elektro-Motors) über den Energiespeiseleitungszweig 20b, die Schalteinrichtung 40 und dem Energiespeiseleitungszweig 20c der Energieausgleichseinrichtung 50 ebenfalls zugeführt werden.

Wie bereits vorstehend dargelegt worden ist, steht die Steuereinrichtung 70 über Signalleitungen 60 (60a-60c) mit der Energiequelle 10, der Schalteinrichtung 40 und der Energieausgleichseinrichtung 50 in Verbindung. Hierbei dient die Signalleitung 60a zur Erfassung des Drehmoments oder eines anderen Leistungswertes der Brennkraftmaschine 12 und die Signalleitung 60b zur Steuerung der Schalteinrichtung 40. Die Signalleitung 60c kann zur Erfassung von Werten und/oder zur Steuerung der Energieausgleichseinrichtung 50 dienen. Ebenso kann die Steuereinrichtung 70 über eine Signalleitung 60d noch mit dem Verbraucher 30 verbunden sein, um beispielsweise Werte von diesem Verbraucher 30 erfassen zu können.

Die Steuereinrichtung 70 steuert das Antriebssystem in der Weise, daß bei Unterschreiten (= 1. Kriterium) eines vorbestimmten Wertes - hier zum Beispiel ein unterer, einen Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine bzw. eine Nullastphase des Antriebssystems anzeigender Leistungswert (z. B. das Drehmoment) der Diesel-Brennkraftmaschine 12 - die Schalteinrichtung 40 so geschaltet wird, daß sie eine Verbindung zwischen der Energiequelle 10 und der Energieausgleichseinrichtung 50 herstellt. Demnach kann der von der Energiequelle 10 während dieser Phase erzeugte elektrische Strom der Energieausgleichseinrichtung 50 zugeführt und durch das angetriebene Schwungrad 54 gespeichert werden. Überschreitet (= 2. Kriterium) der Leistungswert der Diesel-Brennkraftmaschine 12 diesen vorbestimmten Wert wieder, so wird die Schalteinrichtung 40 durch die Steuereinrichtung 70 in der Weise betätigt, daß die in dem Schwungrad 54 gespeicherte Energie neben der von der Energiequelle 10 unmittelbar erzeugten Energie dem Verbraucher 30 zumindest teilweise zugeführt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, daß erst bei Auftreten eines von dem vorstehend genannten, vorbestimmten Wert (= 1. Kriterium) unabhängigen, zweiten vorbestimmten Wertes (= 2. Kriterium) - hier beispielsweise ein oberer die Spitzenlastphase des Antriebssystem anzeigender Leistungswert der Diesel-Brennkraftmaschine 12 - die in der Energieausgleichseinrichtung 50 gespeicherte Energie dem Verbraucher 30 zugeführt wird. Wie bereits vorstehend darauf hingewiesen worden ist, können die Kriterien für die Zuführung bzw. Nicht-Zuführung von Energie zur Energieausgleichseinrichtung auch durch das Auftreten bzw. Nicht-Auftreten eines Bremsvorganges eines als Generator betreibbaren Elektro-Motors definiert sein.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei sind die Bauteile bzw. Baugruppen, die in Funktion und Ausführung denen der im Zusammenhang mit der Fig. 1 geschilderten Ausführungsform entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Energiequelle 10 ist wiederum durch eine Diesel-Brennkraftmaschine 12 und einen drehstromerzeugenden Generator 14 gebildet. An den Generator 14 schließt sich ein Umrichter in Form eines Gleichrichters 18 an, der den erzeugten Drehstrom in Gleichstrom umsetzt. Die Energiespeiseleitung 20 weist insgesamt vier Zweigleitungen 24a-24d auf, wobei die Zweigleitungen 24a-24c über je einen Gleichstrom in Drehstrom umwandelnden Umrichter bzw. Wechselrichter 80 mit einem durch einen auch als Generator betreibbaren Elektro-Motor gebildeten Verbraucher 30 verbunden sind. Die Verbraucher können hierbei insbesondere die Antriebsmotoren eines Hubwerkes, eines Katzlaufwerkes sowie eines Fahrwerkes eines Portalkrans zum Umschlagen von Gütern, insbesondere Containern sein. Die Energieausgleichseinrichtung 50 ist ebenfalls über einen Gleichstrom in Drehstrom umwandelnden Umrichter bzw. Wechselrichter 56 und die Zweigleitung 24d mit der Energiespeiseleitung 20 verbunden. Jeder der Gleich- bzw. Wechselrichter 18, 56, 80 ist mit der Steuereinrichtung 70 über entsprechende Signalleitungen 60b-60g verbunden, wobei die zusätzliche Signalleitung 60a zur Erfassung eines Leistungswertes (z. B. das abgegebene Drehmoment) der Diesel-Brennkraftmaschine 12 dient. Es besteht auch die Möglichkeit, die Verbraucher 30 sowie die Energieausgleichseinrichtung 50 über entsprechende Signalleitungen zu verbinden, um beispielsweise Werte für eine optimale Steuerung zu erhalten, was jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Fig. 2 unterlassen worden ist.

Die Zuführung von elektrischer Energie von der Energiequelle 10 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel ebenso, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Fall ist. Hierbei kann ebenso die beispielsweise während eines Bremsvorganges mittels eines einen Verbraucher bildenden Elektro-Motors 30 (Generatorbetrieb) gewonnene Energie über die Energiespeiseleitung 20 der Energieausgleichseinrichtung 50 zugeführt und dort vorübergehend zwischengespeichert werden.

Es ist noch zu bemerken, daß der Generator 14 der Energiequelle 10 sowohl als Gleichstromgenerator als auch als Drehstromgenerator ausgeführt sein kann. Im letzteren Fall kann auf den Wechselrichter 18 der Energiequelle 10 verzichtet werden.

Weiterhin ist noch zu bemerken, daß bei den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Steuereinrichtung 70 sowohl die Energieflußrichtung über die Schalteinrichtung 40 bzw. die Gleich- bzw. Wechselrichtern 18, 56, 80 sowie ggf. die zeitliche Dauer eines Energieflusses von der Energiequelle 10, einem der Verbraucher 30 oder der Energieausgleichseinrichtung 50 ebenfalls mittels der Schalteinrichtung 40 oder der Gleich- bzw. Wechselrichtern 18, 56, 80 steuern kann. Somit besteht also die Möglichkeit, beispielsweise die in der Energieausgleichseinrichtung 50 gespeicherte Energie nicht nur mittels der Steuereinrichtung einem oder mehreren Verbrauchern 30 zuzuführen, sondern auch die zeitliche Dauer der Zuführung beeinflussen zu können.


Anspruch[de]
  1. 1. Antriebssystem für ein Hebezeug, mit einem Diesel-Generator als Energiequelle (10), mit wenigstens einem Elektromotor als Verbraucher (30) und mit mindestens einer Energiespeiseleitung (20), die über einen ersten und einen zweiten Leitungszweig (20a, 20b) den Diesel-Generator (10) und den Elektromotor (30) zum Übertragen von Energie miteinander verbindet und die bei Auftreten eines ersten Kriteriums einer Energieausgleichseinrichtung (50) zumindest einen Teil der Energie zuführt, welche in der Energieausgleichseinrichtung (50) gespeichert wird und welche bei Auftreten eines zweiten Kriteriums wieder abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Elektromotor (30) als Generator erzeugte Energie über den zweiten Leitungszweig (20b) und einen mit dem zweiten Leitungszweig (20b) in Reihe verbundenen dritten Leitungszweig (20c) der Energiespeiseleitung (20) an die Energieausgleichseinrichtung (50) abgegeben wird, und daß bei Auftreten des zweiten Kriteriums die in der Energieausgleichseinrichtung (50) gespeicherte Energie über den dritten und zweiten Leitungszweig (20c, 20b) der Energiespeiseleitung (20) dem Elektromotor (30) zugeführt wird.
  2. 2. Antriebssystem für Hebezeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- oder Regelschaltung (70) vorgesehen ist, die den Energiefluß zwischen der Energiequelle (10), der Energieausgleichseinrichtung (50) und dem Verbraucher (30) in Abhängigkeit des Energiebedarfs des Verbrauchers (30) regelt.
  3. 3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieausgleichseinrichtung (50) durch ein von einem Motor (52) angetriebenes Schwungrad (54) gebildet ist.
  4. 4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kriterium durch Auftreten eines an dem Diesel-Generator (10) und/oder an dem Elektromotor (30) erfaßten Leerlauf- und/oder Nullastzustandes definiert ist.
  5. 5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kriterium durch Auftreten eines an dem Diesel-Generator (10) und/oder an dem Elektromotor (30) erfaßten Spitzenlastzustandes definiert ist.
  6. 6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Energie von der Energiespeiseleitung (20) zu der Energieausgleichseinrichtung (50) und die Abgabe der gespeicherten Energie von der Energieausgleichseinrichtung (50) in die Energiespeiseleitung (20) durch eine Steuereinrichtung (70) gesteuert wird.
  7. 7. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer in der Energiespeiseleitung (20) angeordneten Schalteinrichtung (40) verbunden ist, mittels der eine Verbindung zwischen der Energiespeiseleitung (20) und der Energieausgleichseinrichtung (50) herstellbar sowie wieder unterbrechenbar ist.
  8. 8. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer jeweils an dem Diesel-Generator (10), dem Elektromotor (30) und der Energieausgleichseinrichtung (50) vorgesehenen Schalteinrichtung (18, 56, 80) verbunden ist.
  9. 9. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung durch einen zumindest an dem Elektromotor (30) und an der Energieausgleichseinrichtung (50) vorgesehenen Wechselrichter (80, 56) gebildet ist.
  10. 10. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer Erfassungseinrichtung für die Last- bzw. Leistungsaufnahme des Elektromotors (30) oder des Diesel-Generators (10) verbunden ist.
  11. 11. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer Drehmomenterfassungseinrichtung verbunden ist, die das Drehmoment der den Generator (14) antreibenden Diesel-Brennkraftmaschine (12) der Energiequelle (10) erfaßt.
  12. 12. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei in Form von als Generatoren betreibbare Elektro-Motoren (30) vorgesehen sind, die über jeweils einen Wechselrichter (80) mit der Energiespeiseleitung (20) gekoppelt sind, daß der Diesel-Generator (10) und die Energieausgleichseinrichtung (50) ebenfalls über je einen Gleich- und/oder Wechselrichter (18, 56) mit der Energiespeiseleitung (20) verbunden sind und daß die Steuereinrichtung (70) mit jedem der Gleich- und/oder Wechselrichter (18, 56, 80) gekoppelt ist.






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