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Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen, insbesondere
Dieselmaschinen, zum Antrieb von Schiffen Die Erfindung bezieht sich auf Fernbedienungsanlagen
für umsteuerbare Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen, zum Antrieb
von Schiffen, bei denen Druckluft als Steuermittel verwendet wird. Die Verwendung
von Druckluft hat an sich große Vorzüge, wie beispielsweise handliche Übertragungs-und
Steuermöglichkeit und relativ weitgehende Unempfindlichkeit gegen Temperatureinflüsse.
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Druckluftbetätigte Fernbedienungsanlagen haben sich aber bisher nur
in geringem Umfang einführen können, da die bekanntgewordenen Ausführungen noch
gewisse Mängel aufweisen. Es sind Anlagen bekanntgeworden, bei denen jede Betätigung,
beispielsweise Anlassen, Umsteuern in zwei Richtungen, Stopp, sowie Rückmeldung
der Umsteuerung durch ein Betätigungsventil, eine Verbindungsleitung und ein Betätigungsorgan
bedient wird. Die Folge davon ist, daß eine große Zahl von Druckluftleitungen zur
Kommandobrücke geführt werden muß. Diese Vielzahl von Leitungen ist schlecht unterzubringen
und kann Anlaß zu Störungen geben.
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Man hat schon versucht, bei druckluftbetätigten Fernbedienungsanlagen
die Zahl der Leitungen dadurch zu vermindern, daß die phasengleiche Bewegung von
Steuerglied und Betätigungsorgan durch Veränderung des Druckes in der Verbindungsleitung
bewirkt wird. Auf diese Weise ist aber die Phasengleichheit der Bewegungen stark
von der Dichtigkeit der Leitungen abhängig und daher Störungen ausgesetzt. Außerdem
weisen die bekannten Einrichtungen den Nachteil auf, daß es nicht möglich ist, eine
einmal eingeleitete Umsteuerbewegung während ihrer Durchführung rückgängig zu machen,
da durch das Einleiten des Umsteuervorganges eine Blockierung einsetzt, die erst
dann wieder aufgehoben wird, wenn die Steuerwelle in ihre neue Lage gekommen ist,
was im allgemeinen einige Zeit dauert.
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Anzahl der
notwendigen Steuerleitungen auf ein Mindestmaß zu verringern, ohne daß die vorstehend
beschriebenen Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß beim Öffnen
eines der für Anlassen in Drehrichtung »voraus« und Anlassen in Drehrichtung »zurück«
je einmal vorhandenen Betätigungsventils ein Kolben eines Relaisventils dasselbe
öffnend beaufschlagt wird, wodurch Druckluft auf einen Verschiebezylinder im Sinne
einer Verschiebung der Motorsteuerwelle in die zu der gewünschten Anlaßrichtung
gehörenden Lage zur Einwirkung kommt, wobei die von dem geöffneten Betätigungsventil
kommende Druckluft gleichzeitig die Auslösevorrichtung der Steuerwellenblockierung
löst und wobei ferner ein auf der Motorsteuerwelle sitzender Nocken in den Endlagen
der Motorsteuerwelle ein weiteres, zu der gewünschten Anlaßrichtung gehörendes,
von einem der Relaisventile mit Druckluft versorgtes Betätigungsventil öffnet, das
Druckluft auf den Kolben des Hauptanlaßventils dasselbe öffnend leitet.
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Es sind schon druckluftbetätigte Fernbedienungsanlagen für umsteuerbare
Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei denen ein mit der Steuerwellenverschiebung
gekuppeltes Absperrorgan die Verbindung zwischen dem Hauptanlaßventil und den Betätigungsventilen
für das Anlassen beherrscht, doch kann diese Einrichtung nicht die vorteilhafte
Wirkung des Anmeldungsgegenstandes ausüben. Diese besteht außer der Vermeidung der
eingangs erwähnten Nachteile noch darin, daß eine besondere Stellung »Umsteuern«
entfallen kann. Es ist daher möglich, durch einfaches Niederdrücken des zu der gewünschten
Drehrichtung gehörigen Knopfes den Umsteuervorgang und das Anlassen in der neuen
Drehrichtung mit einem Handgriff zu bewerkstelligen. Die bekannte Anlage läßt diese
Vereinfachung nicht zu. Es ist dort vielmehr notwendig, das Verschieben der Steuerwelle
abzuwarten, bis auf Anlassen weitergeschaltet werden kann, was einige Übung und
Erfahrung voraussetzt. Außerdem ist die erfindungsgemäße Anlage einfacher als die
bekannte.
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Der Notwendigkeit, die Maschinen sowohl vom Maschinenraum aus als
auch von der Kommandobrücke aus bedienen zu müssen, wird gemäß der Erfindung dadurch
Rechnung getragen, daß die vorerwähnten Anlaßventile, die mit einem Stoppventil
zu einem Steuergerät zusammengefaßt sind, je einmal an
der Maschine
und einmal auf der Kommandobrücke angebracht sind und über ein Doppelrückschlagventil
mit den zugehörigen Betätigungsorganen verbunden sind, so daß die Maschinenmanöver
von beiden Stellen aus durchgeführt werden können.
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Dabei werden alle Betätigungen, ausgenommen das Beaufschlagen der
Maschine und eines Betätigungszylinders mit Anlaßluft sowie die Verschiebung der
Steuerwelle, mit Druckluft von niedrigem Druck (d bis 8 kg/cm2) durchgeführt. Hierdurch
wird erreicht, daß die langen, zu der Kommandobrücke führenden Verbindungsleitungen
nur unter niedrigem Druck stehen und bei ein- und ausfahrbaren Steuerständen, gegebenenfalls
auch als Schlauchverbindungen, durchgeführt werden können. Durch diese Maßnahme
wird außerdem auch die Gefahr von Undichtigkeiten und Luftverlusten stark herabgesetzt.
Die Zusammenfassung von je einem Ventil für Anlassen voraus, einem Stoppventil und
einem Ventil für Anlassen zurück in einem Steuergerät ergibt eine besonders einfache
Bedienungsweise, so daß es möglich ist, die Maschine durch den Schiffsführer bedienen
zu lassen, ohne dessen Aufmerksamkeit -besonders bei Nacht - in unzulässiger Weise
von der Beobachtung der Umgebung abzulenken.
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Man hat schon vorgeschlagen, das Hauptanlaßventil und zwei Umsteuerventile
auf der Kommandobrücke anzubringen. Dieser Vorschlag ergibt die Notwendigkeit, Leitungen
für Anlaßluft (35 kg/cm2), die nur als starre Leitungen ausgeführt werden können,
zur Brücke zu führen und eine Umschaltvorrichtung für die Bedienung vom Maschinenraum
aus vorzusehen. Die Betätigung dieser Umschaltvorrichtung erfordert eine gewisse
Zeit, was sich im Gefahrenfall ungünstig auswirken kann. Außerdem erfordert die
bekannte Vorrichtung eine Vielzahl von Leitungsverbindungen, die Fehlerquellen darstellen,
während beim Erfindungsgegenstand derartige Verbindungen auf ein Mindestmaß reduziert
sind.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in schematischer Form dargestellt.
Die strichpunktiert umrahmten Teile befinden sich auf der Kommandobrücke des Schiffes,
die übrigen Teile sind an der Maschine angebaut oder befinden sich in nächster Nähe
derselben.
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In dem Steuergerät 1 sind das Anlaßventil 2 für Anlassen voraus, das
Stoppventil 3 und das Anlaßventil 4 für Anlassen zurück untergebracht. Die Ventile
werden von Druckknöpfen 5, 6 und 7 beim Niederdrücken derselben geöffnet, so daß
Druckluft aus dem Raum 8 in die zu den einzelnen Betätigungsorganen führenden Leitungen
9, 10 und 11 strömen kann. Das Steuergerät 1 wird durch die Leitung 12 mit Druckluft
versorgt, welche. ihrerseits aus der Anlaßluftleitung 13 über ein Druckminderventil
14 gespeist wird. Beim Loslassen der Druckknöpfe 5, 6 und 7 kehren diese unter der
Einwirkung von Federn 15 in ihre alte Lage zurück. Die Ventile 2, 3 und 4 werden
von Federn 16 dichtend auf ihren Sitz gedrückt. Die Druckknöpfe 5, 6 und 7 heben
sich in der Ruhestellung von den Ventilen 2, 3 und 4 ab, so daß Luft aus den Leitungen
9, 10 und 11 durch die Bohrungen 17 entweichen kann.
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Das Steuergerät 1 ist auf der Kommandobrücke angebracht, während das
Steuergerät 18 in der Nähe der Maschine, vorzugsweise im Maschinenraum, angeordnet
ist. Von dem Anlaßventil 2 des Steuergerätes 1 führt die Leitung 9 zu dem Doppelrückschlagventil
19, das durch die Leitung 20 mit dem Anlaßventil 2 des Steuergerätes 18 verbunden
ist. Von dem Anlaßventil 4 des Steuergerätes 1 führt die Leitung 11 zu dem Doppelrückschlagventil
21, welches durch die Leitung 22 mit dem Anlaßventil 4 des Steuergerätes 18 verbunden
ist. Von dem Stoppventil 3 des Steuergerätes 1 führt die Leitung 10 zu dem Doppelrückschlagventil
23, welches durch die Leitung 24 mit dem Stoppventil 3 des Steuergerätes 18 verbunden
ist.
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Der Innenaufbau der verwendeten Doppelrückschlagventile ist am Beispiel
des Rückschlagventils 25 veranschaulicht. Im Innern des Doppelrückschlagventils
befindet sich ein Dichtkörper 26, der in der Bohrung 27 frei beweglich ist. Die
beiden wechselweise beaufschlagten Zuleitungen, beispielsweise die Leitungen 11
und 22, führen in Bohrungen 28 und 29; die ventilsitzartig ausgebildet sind. An
den Innenraum 27 schließt sich die Mittelbohrung 30 an. Von der Mittelbohrung 30
des Doppelrückschlagventils 23 führt eine Leitung 31 zu dem Doppelrückschlagventil
32, dessen Mittelbohrung 30 mit dem Betätigungszylinder 33 verbunden ist. Von der
Mittelbohrung 30 des Doppelrückschlagventils 21 führt die Leitung 34 zu dem Relaisventil
35. Von der Mittelbohrung 30 des Doppelrückschlagventils 19 führt die Leitung 36
zu dem Relaisventil 37. Von den Leitungen 34 und 36 führen Zuleitungen 38 und 39
zu den Bohrungen 28 und 29 des Doppelrückschlagventils 25. Die Relaisventile 35
und 37 sind durch die Leitung 39a mit der Anlaßluftleitung 13 verbunden. Die Leitungen
40 und 41 stellen eine Verbindung zwischen den Relaisventilen 35 und 37 und dem
Umsteuerzylinder 42 dar. Die Mittelbohrung 30 des Doppelrückschlagventils 25 ist
durch die Leitung 43 mit dem Betätigungszylinder 44 zur Steuerwellenblockierung
45 verbunden. Die Steuerwellenblockierung 45 greift in einen Nocken 46, der auf
der Steuerwelle 47 sitzt. Auf der Steuerwelle 47 befindet sich ein weiterer Nocken
48, der mit Ventilen 49 und 50 zusammenarbeitet. Die Räume 51 der Ventile 49 und
50 sind durch die Leitungen 52 und 53 mit den Leitungen 40 und 41 verbunden. Die
Ventile 49 und 50 werden über Stößel 54 durch den Nocken 48 angehoben. Wenn der
Nocken 48 aus dem Bereich eines der Stößel 54 gerät, der unter der Einwirkung der
Feder 55 in seine alte Lage zurückkehrt, werden die Leitungen 56 und 57 durch die
Bohrungen 58 entlüftet. Die Leitungen 56 und 57 sind mit dem Doppelrückschlagventil
59 verbunden, dessen Mittelbohrung 30 über die Leitung 60 mit dem Zylinderraum 61
des Betätigungskolbens 62 zum Anlaßlufthauptventil 63 Verbindung hat. Der Raum 64
des Hauptanlaßluftventils 63 steht über die Leitung 65 mit der Anlaßluftleitung
13 in Verbindung. Von dem Raum 66 des Hauptanlaßluftventils 63 führt die Leitung
67 zu den nicht dargestellten Anlaßventilen der ebenfalls nicht gezeigten Dieselmaschine.
Von der Leitung 67 zweigt die Leitung 68 zu dem Betätigungszylinder 69 ab. Die Betätigungszylinder
33 und 69 sind so hintereinandergeschaltet, daß jeder Zylinder die Regutlierstange
70 der nicht dargestellten Einspritzpumpen auf Nullförderung bzw. halbe Förderung
stellen kann. Auf der Steuerwelle 47 befindet sich der Nocken 71, welcher über den
Stößel 72 das Ventil 73 öffnen kann. Bei geöffnetem Ventil 73 kann Druckluft
aus der Speiseleitung 12 über die Leitung 74, 75 und das Doppelrückschlagventil32
zu dem Betätigungszylinder 33 strömen. An die Leitung 75 ist die Verbindung 76 zu
einer nicht dargestellten, auf das Schwungrad wirkenden Bremseinrichtung angeschlossen.
In der Nähe des Steuergerätes 1 bzw. 18, oder mit ihm verbanden, ist das Feinregelventil
78 bzw. 77 angeordnet. Das Feinregelventil 78 erhält aus der Leitung 12
über
die Leitung 79 Druckluft. Das Feinregelventil 77 erhält aus der Leitung 74 über
die Leitung 80 gleichfalls Druckluft. Die Feinregelventile 78 und 77 sind durch
die Leitungen 82 und 81 mit dem Doppelrückschlagventil 83 verbunden, dessen Mittelbohrung
30 über die Leitung 84 mit dem pneumatischen Regler 85 verbunden ist.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung wird nachstehend an einzelnen Schaltvorgängen
beschrieben. 1. Anlassen voraus: Es sei angenommen, daß die erfindungsgemäße Anlage
sich in der gezeichneten Stellung befindet. Wenn der Druckknopf 5 des Steuergerätes
1 niedergedrückt wird, wird das Ventil 2 entgegen der Wirkung der Feder 16 geöffnet.
Aus dem durch die Leitung 12 gespeisten Raum 8 strömt Druckluft durch die Leitung
9 zum Doppelrückschlagventil 19, dessen Dichtkörper 26 in die linke Endlage geht
und damit den Weg zur Leitung 36 freigibt. Die Druckluft gelangt auf den Kolben
86 des Relaisventils 37 und drückt ihn entgegen der Wirkung der Feder 87 nach unten.
Dadurch wird das Relaisventil entgegen der Wirkung der Feder 88 geöffnet, so daß
Druckluft von hoher Spannung (30 kg/cm2) durch die Leitung 41 in den Ölbehälter
89 gelangen kann. Der Öldruck wirkt auf den Kolben 90 und versucht die Steuerwelle
47 nach links zu schieben. Da diese aber bereits in ihrer linken Endlage angelangt
ist, tritt keine Wirkung an dieser Stelle ein, sondern die Druckluft strömt aus
der Leitung 41 durch die Leitung 52 in den Raum 51 des Ventils 49. Dieses ist durch
den Nocken 48 über den Stößel 54 geöffnet und gibt damit der Druckluft den Weg über
die Leitung 56 und das Doppelrückschlagventil 59 in den Zylinderraum 61 des Hauptanlaßventils
63 frei. Hierdurch wird der Kolben 62 entgegen der Wirkung der Feder 91 nach rechts
geschoben und damit das Ventil 63 geöffnet. Die Anlaßluft kann dann aus dem Raum
64 in den Raum 66 strömen und wird durch die Leitung 67 den nicht dargestellten
Anlaßventilen der Dieselmaschine zugeleitet. Diese bewirken, zusammen mit einem
auf der Steuerwelle sitzenden, ebenfalls nicht dargestellten Anlaßluftverteiler,
daß die Maschine in Drehung versetzt. wird. Aus der Leitung 67 gelangt über die
Verbindung 68 Druckluft in den Zylinderraum 102 des Betätigungszylinders 69, der
die Regelstangen 70 der Einspritzpumpen in Stellung halbe Förderung bringt. Wird
der Druckknopf 5 wieder losgelassen, so kehrt er unter der Wirkung der Feder 15
in seine Ausgangslage zurück und entlüftet über die Bohrung 17 die Leitung 9. Dadurch
geht der Kolben 86 unter der Wirkung der Feder 87 in seine Ausgangslage zurück und
entlüftet die Leitung 41 durch die Bohrung 92, da er sieh von dem von der Feder
88 in Schließlage gedrückten Ventil 37 abgehoben hat. Zusammen mit der Leitung 41
werden die Leitungen 52, 56 und 60 und damit auch der Zylinderraum 61 entlüftet,
wodurch das Hauptanlaßventil 63 wieder schließt. Der Anlaßvorgang ist damit beendet.
Der Betätigungszylinder 69 geht unter der Wirkung der Feder 103 in seine Ausgangsstellung
zurück und gibt die Regelstangen 70 unter der Einwirkung des Reglers 85 frei.
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2. Umsteuern und Anlassen rückwärts: Wird der Druckknopf 7 des Steuergerätes
1 niedergedrückt, so wird das Ventil 4 entgegen der Feder 16 geöffnet, und es kann
Druckluft aus der Leitung 12 in den Raum 8 und von dort in die Leitung 11 strömen.
Der Dichtkörper 26 des Doppelrückschlagventils 21 geht in seine linke Lage und gibt
den Weg zu der Leitung 34 frei. Gleichfalls wird die Leitung 38 beaufschlagt. Der
Dichtkörper 26 des Doppelrückschlagventils 25 geht in die rechte Endlage und gibt
den Weg zur Leitung 43 frei. Hierdurch wird der Zylinderraum 93 des Betätigungszylinders
44 mit Druckluft beaufschlagt, so daß die Blockierung 45 nach oben außer Eingriff
des Nockens 46 gebracht wird. Die Blockierung der Steuerwelle 47 ist dadurch gelöst.
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Die Luft aus der Leitung 34 beaufschlagt den Kolben 86 des Relaisventils
35, welcher entgegen der Wirkung der Feder 87 nach unten geht und das Relaisventil
35 entgegen der Kraft der Feder 88 öffnet. Dadurch kann Luft aus der Leitung 39a
in die Leitung 40 fließen und beaufschlagt den Ölzylinder 94. Der vermehrte Öldruck
wirkt auf den Kolben 90, und dieser verschiebt die Steuerwelle 47 nach rechts. Dadurch
kann der Nocken 71 den Stößel 72 verschieben, welcher das Ventil 73 öffnet. Aus
der mit der Speiseleitung 12 verbundenen Leitung 74 gelangt Druckluft durch die
Leitung 75 zum Doppelrückschlagventil 32, dessen Dichtkörper 26 in die rechte Endlage
geht. Hierdurch wird der Zylinderraum des Betätigungszylinders 33 beaufschlagt,
der die Regelstange 70 der nicht dargestellten Einspritzpumpen in Stellung Nullförderung
bringt. Ist die Steuerwelle 47 in die gewünschte Endlage gelangt, so geht der Stößel
72 unter der Wirkung der Feder 96 in die Ruhelage zurück. Das Ventil 73 wird durch
die Feder 97 auf seinen Sitz gedrückt, und die Leitung 75 wird durch die Bohrung
98 entlüftet. Hierdurch geht der Kolben 99 des Betätigungszylinders 33 unter der
Einwirkung der Feder 100 in seine Ruhelage zurück, so daß der Regler 85 die Regelstangen
70 in Stellung Vollförderung bringen kann. Gleichzeitig ist der Nocken 48 unter
den Stößel 54 des Ventils 50 gelangt und hebt diesen empor. Hierdurch wird das Ventil
50 angehoben, so daß Druckluft durch die Leitung 53 in den Raum 51 und von dort
in die Leitung 57 strömen kann. Der Dichtkörper 26. des Doppelrückschlagventils
59 geht in die linke Endlage und gibt den Weg zur Leitung 60 frei, welche den Raum
61 des Hauptanlaßluftventils 63 beaufschlagt. Das Anlassen der Maschine geschieht
dann in der oben beschriebenen Weise, nur mit dem Unterschied, daß die Drehrichtung
entgegengesetzt ist, da der nicht dargestellte Anlaßluftverteiler auf der Steuerwelle
mit einem für Rückwärtsanlaß ausgebildeten, ebenfalls nicht gezeigten Nocken in
Verbindung gekommen ist. Wird der Druckknopf 7 wieder losgelassen, so schließen
sich die Ventile 4, 35 und 63 in der vorstehend beschriebenen Weise und entlüften
die zugehörigen Leitungen 11, 34, 38, 40, 43, 53, 57, 60 und 67, womit der Anlaßvorgang
beendet ist. Die Steuerwellenblockierung 45 wird durch Feder 101 wieder in Eingriff
mit dem Nocken 46 gebracht, wodurch die Steuerwelle 47 in ihrer Lage blockiert ist.
Der Betätigungszylinder 69 geht, wie oben beschrieben, in seine Ruhelage zurück
und gibt die Regelstangen 70 der Einspritzpumpen frei.
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3. Stillsetzen der Maschine: Wird der Druckknopf 6 niedergedrückt,
so öffnet er das Ventil 3, so daß Druckluft aus der Leitung 12 in den Raum 8 und
von diesem durch die Leitung 10 zum Doppelrückschl.agventil 23 strömen kann. Der
Dichtkörper 26 des Doppelrückschlagventils 23 geht in seine linke Endlage und gibt
der Druckluft den Weg zur Leitung 31 frei. Der Dichtkörper 26 des Doppelrückschlagventils
32 geht ebenfalls in seine linke Endlage und läßt die Luft in den Zylinderraum 95
des Betätigungszylinders 33 strömen,. wodurch dieser die Regelstangen 70 der Einspritzpumpen
in Stellung Nullförderung bringt.
Wird der Druckknopf 6 wieder losgelassen,
so geht er durch die Wirkung der Feder 15 in die Ausgangslage zurück und entlüftet
die Leitung 10 über die Bohrung 17. Gleichfalls wird die Leitung 31 und der Zylinderraum
95 des Betätigungszylinders 33 entlüftet. Die Feder 100 bringt denselben wieder
in Ruhelage, so daß der Regler 85 die Regelstangen 70 in Stellung volle Förderung
bringen kann.
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Aus der schematischen Darstellung ist unischwer zu erkennen, daß,
wenn die Druckknöpfe 5, 6 und 7 des Steuergerätes 18 betätigt werden, der gleiche
Vorgang, wie eben beschrieben, abläuft, wobei lediglich de Dichtkörper 26 der Doppelrückschlagventile
19, 21 und 23 eine andere Lage einnehmen. Mittels der Fe:inregelventile 78 oder
77 kann der Druck in den Leitungen 81, 82 und 84 geregelt werden. Hierdurch verändert
sich die den nicht dargestellten Fliehgewichten des Reglers 85 entgegenwirkende
Kraft, so daß die Maschine eine andere Drehzahl einnimmt. Die Betätigung kann hier
wiederum über die Vermittlung des Doppelrückschlagventils 83, entweder von der Kommandobrücke
aus oder von der Maschine aus, vorgenommen werden.