-
Manövriereinrichtung für umsteuerbare Einspritzbrennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Manövriereinrichtung für umsteuerbare Einspritzbrennkraftmaschinen
mit einer Druckluftanlaßvorrichtung und mit einer druckmittelbetätigten Umsteuervorrichtung
für die Motor-Nockenwelle, insbesondere für Schiffsantriebsmaschinen, mit einer
die einzelnen Manövriervorgänge einleitenden Bedienungswelle, die von einem auf
ihr angeordneten Nahbedienungsglied oder von einem am Fernbedienungsstand vorgesehenen
gleichlaufenden Fernbedienungsglied betätigt wird und auf der Mittel zur Betätigung
von zwei Hauptsteuerventilen, zum Verstellen einer Drehzahleinstellvorrichtung,
zum Stillsetzen der Maschine durch Abstellen der Kraftstoffzufuhr sowie zur winkelrichtigen
übertragung eines aufgegebenen Schaltvorganges vom Fernbedienungsstand auf die Bedienungswelle
vorgesehen sind, ferner mit Mitteln zur Betätigung der Umsteuervorrichtung über
Umsteuerbelüftungsventile, zur Betätigung der Druckluftanlaßvorrichtung über einen
Anlaßschieber und zum Abstellen der Kraftstoffzufuhr während des Anlassens und mit
einer von der Nockenwelle betätigten Verblockungseinrichtung, die das Anlassen vor
Beendigung des Umsteuervorganges verhindert.
-
Die bekannten Manövriereinrichtungen mit getrennten und gegenseitig
verblockten Bedienungsorganen für Umsteuern, Anlassen und Fahrstufenverstellung
erfordern zum Zwecke der Fernbedienung umfangreiche und daher wenig betriebssichere
Fernbetätigungseinrichtungen. Deshalb werden in neueren Manövriereinrichtungen in
zunehmendem Maße die Bedienungsvorgänge in einem Bedienungsglied zusammengefaßt,
wobei die Stellungen »Stopp«, »Umsteuern«, »Anlassen« und »Betrieb« nacheinander
in einer gewissen Reihenfolge im Bewegungsablauf des Bedienungsgliedes liegen. Dabei
muß im allgemeinen jede dieser Schaltstellungen eingehalten und die Beendigung des
betreffenden Vorganges am Motor abgewartet werden, bevor der nächste Vorgang eingeleitet
werden kann. Der Nachteil derartiger Bedienungseinrichtungen besteht hauptsächlich
darin, daß die Bedienung des Motors am Fernbedienungsstand wesentlich mehr Aufmerksamkeit
erfordert als die Bedienung eines Maschinentelegrafen.
-
Es ist auch eine Manövriereinrichtung bekanntgeworden, bei der es
möglich ist, die Bedienung ohne Rücksicht auf die von der Maschine zum Umsteuern
und Anlassen benötigte Zeit durchzuführen, d. h. den Bedienungshebel ohne Anhalten
in der Stellung Umsteuern und Anlassen sofort in die Stellung Betrieb der gewünschten
Drehrichtung zu legen. Durch die Bewegung des Bedienungshebels wird hier über ein
Federglied ein Druckluft-Zweiwegeventil gesteuert, das einen Kraftkolben beaufschlagt,
der seinerseits eine Welle verstellt, auf der die einzelnen Steuerelemente angeordnet
sind. Die Bewegung des Bedienungshebels wird zunächst vom Federglied aufgenommen,
das sich infolge der Verstellung des Kraftkolbens wieder entspannt.
-
Die erforderliche Anlaßdauer wird dadurch erreicht, daß infolge entsprechender
Bemessung der Leitungen zum Kraftkolben dieser sich nur mit mäßiger Geschwindigkeit
bewegt und damit für das Durchlaufen der Anlaßstellung eine gewisse Zeit benötigt.
-
Die Dämpfung der Bewegung des Kraftkolbens hat bei der bekannten Einrichtung
zur Folge, daß die Welle mit den Steuerelementen ihre mit dem Bedienungshebel vorgegebene
Stellung erst nach einer gewissen Zeit erreicht. Die Verstellung erfolgt also nicht
zügig, d. h. nicht mit der größtmöglichen Schnelligkeit. Beim Schalten von »Betrieb
voraus« auf »Betrieb zurück« wird der Kraftstoff nur kurzzeitig beim Durchlaufen
der Stoppstellung abgestellt, und die Drehzahl, bei der dann die Umsteuerung erfolgt,
ist unkontrolliert, da sie von der zuvor gefahrenen Motordrehzahl und dem Fahrtzustand
des Schiffes abhängt. Sie kann also noch unzulässig hoch sein. Außerdem wird in
solchen Fällen das anschließende Durchfahren der Anlaßstellung nicht ausreichen,
den Motor zum Stillstand zu bringen und neu anzuwerfen. Als Nachteil ist weiter
zu werten, daß das Federglied nach einer Verstellung des Bedienungshebels eine Rückstellkraft
auf diesen ausübt, die ihn in die alte Lage zurückzustellen versucht.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bekannte Einrichtung
zu verbessern unter Beibehaltung der Möglichkeit, das Bedienungsglied sofort auf
ein gewünschtes Manöver legen zu können, worauf die
Manövriereinrichtung
nachfolgend alle erforderlichen Vorgänge am Motor ausführt. Das Bedienungsglied
soll sowohl von »Stopp« in einen Fahrstufenbereich für Voraus- oder Zurückfahrt
als auch aus dem Fahrstufenbereich der einen Drehrichtung in den der anderen gelegt
oder beliebig innerhalb eines Fahrstufenbereichs verstellt werden können. Der Steuermechanismus
soll außerhalb der notwendigen Unterbrechungen zügig weiterschalten. Eine Rückstellkraft
auf das Bedienungsglied soll nicht auftreten. Die Stoppstellung soll wie üblich
in der Mitte des Verstellbereiches liegen, jedoch sollen besondere Umsteuer- oder
Anlaßstellungen entfallen, so daß sich außer »Stopp« nur die Fahrstufenbereiche
für »Voraus« und »Zurück<: auf der Bedienungsskala befinden.
-
In weiterer Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung soll erreicht
werden, daß die Umsteuerung bei einer vorgegebenen Drehzahl gefahrlos erfolgt und
andererseits die Dauer für die Zufuhr von Anlaßluft unabhängig davon festgelegt
werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem die Mittel zur Betätigung
der Umsteuerbelüftungsventile zur Betätigung des Anlaßschiebers und zum Abstellen
der Kraftstoffzufuhr während des Anlassens auf einer besonderen Steuerwelle angeordnet
sind, die durch das von den beiden Hauptsteuerventilen gesteuerte Druckmittel mit
Hilfe eines Kolbens verdreht wird und auf die die von der Motor-Nockenwelle betätigte
Verblockungseinrichtung einwirkt, die das Anlassen vor Beendigung des Umsteuervorganges
verhindert.
-
Die zwei Hauptsteuerventile werden durch auf der Bedienungswelle befindliche
Nocken betätigt. Die Bedienungswelle, auf der sich das Nahbedienungsglied und das
Verstellorgan der Fernsteuerung befindet, hat außerdem die Aufgabe der Fahrstufenverstellung
und des Außerbetriebsetzens des Motors durch Sperrung der Kraftstoffzufuhr. Während
die Schaltvorgänge der Steuerwelle vom Bedienungsglied aus durch Öffnen eines Hauptsteuerventils
eingeleitet werden, beendet sie die vom Hauptanfahrventil zum Motor freigegebene
Anlaßdruckluft mit Hilfe eines Entlüftungsventils unter Zwischenschaltung einer
einstellbaren Drosselstelle zum Bestimmen der Anlaßdauer. Beim Manövrieren wickeln
sich damit alle Vorgänge, d. h. Umsteuern in die erforderliche Lage der Nokkenwelle,
Einleiten und Beenden des Anlaßvorganges, Freigabe der bis dahin gesperrten Kraftstofffüllung
und anschließend Einstellung auf die mit dem Bedienungsglied gewählte Fahrstufe,
bzw. beim Umsteuern der im Betrieb befindlichen Maschine die Vorgänge Sperrung der
Brennstoffzufuhr, Umsteuern bei einer niedrigen Drehzahl - was durch Einschaltung
eines drehzahlabhängigen Sperrschiebers in die von den Umsteuerbelüftungsventilen
zur Umsteuereinrichtung führenden Druckleitungen erreicht wird -, Anlassen in der
neuen Drehrichtung und Einstellen der Fahrstufe, nachfolgend zur Verstellung des
Bedienungsgliedes ab, von dem aus kein weiterer Einfluß darauf notwendig ist.
-
Die Manövriereinrichtung nach der Erfindung eignet sich infolge ihrer
Vorteile besonders für fernzubedienende Schiffsantriebsmaschinen. Für die Fernsteuerung
ist von Vorteil, daß ihre Aufgabe lediglich darin besteht, eine Drehung der Bedienungswelle
ohne Behinderung durch Verblockungen vorzunehmen. Da die Fernsteuerung in keiner
Weise in das System der Manövriereinrichtung eingreift, können verschiedenartige
Fernsteuerungen wahlweise Verwendung finden. Die symmetrische Ausbildung des Bewegungsablaufes
des Bedienungsgliedes ermöglicht eine zur Fahrtrichtung des Schiffes sinngemäße
Betätigung.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispiels
in vereinfachter Weise dargestellt.
-
Die Manövriereinrichtung befindet sich innerhalb der strichpunktierten
Linie, außerdem gehören der Sperrschieber 20 und das Entlüftungsventil
25 dazu. Als Druckmittel wird die für den Motor zur Verfügung stehende Anlaßdruckluft
benutzt.
-
Auf der Bedienungswelle 3, die auf einer Seite den Bedienungshebel
1 mit der Fahrstufenskala 2 trägt, sind zwei Klappnocken 4 bzw.
4 a angeordnet, die beim Ingangsetzen des Motors das der gewählten Motordrehrichtung
zugeordnete Hauptsteuerventil5 bzw. 5 a öffnen. Dabei wird
der Ventilkegel 14 bzw. 14 a aufgestoßen. Die von einem nicht dargestellten
Druckluftvorratsbehälter über ein Druckminderventil 27 einströmende Luft
hält das betreffende Hauptsteuerventil 5 bzw. 5 a, auch
nachdem der Nocken 4
bzw. 4 a an diesem vorübergedreht wurde, mit Hilfe
des Haltekolbens 7 bzw. 7 a weiterhin offen und setzt gleichzeitig einen Kolben
10 in Bewegung, der die Steuerwelle 13 aus ihrer Mittellage dreht. Dadurch
wird zuerst mittels der exzentrisch gelagerten Schwinge 11, die sich gegen
eine Verblockung 16 legt, eines der Umsteuerbelüftungsventile 15 bzw. 15
a geöffnet, das die Druckluft über den bei Stillstand des Motors geöffneten Sperrschieber
20 zur Umsteuereinrichtung 21 freigibt, während die Steuerwelle 13
infolge Anliegens der Schwinge 11 gegen die Verblockung 16 und das
Umsteuerbelüftungsventil 15 bzw. 15 a für die Dauer der Umsteuerung
am Weiterdrehen gehindert wird. Am Ende des Umsteuervorganges gleitet die Schwinge
11 von der mit der Umsteuereinrichtung 21 in Verbindung stehenden
Verblockung 16 ab, so daß sie sich frei einstellen kann. Dadurch schließt
sich das Umsteuerbelüftungsventil 15 bzw. 15 a und die
Blockierung der Steuerwelle 13
ist aufgehoben.
-
Folglich dreht diese weiter und betätigt mittels des Nockens 18 bzw.
18 a den das Hauptanfahrventil 38 mittels Druckluft, steuernden Anlaßschieber 17,
wobei die Kraftstoffzufuhr für die Dauer des Anlaßvorganges durch den auf das Regelgestänge
19 wirkenden Nocken 23 bzw. 23 a abgestellt wird.
-
Falls die Motor-Nockenwelle 32 bereits die für das beabsichtigte
Manöver erforderliche Lage hat, wird die Verblockung 16 überhaupt nicht wirksam
und die Steuerwelle 13 erreicht sofort die Anlaßstellung.
-
Die Anlaßdruckluft gelangt über das geöffnete Hauptanfahrventil38
in die zu den Zylindern führende Leitung 37. Der Kolben 24 im Entlüftungsventil
25 öffnet sodann unter Einwirkung der in die Leitung 37 gelangenden Anlaßdruckluft
das Entlüftungsventil 25, so daß die auf den Haltekolben 7 bzw. 7 a wirkende
Druckluft aus dessen Druckraum 6 bzw. 6 a über einen Wechselschieber 8 ins Freie
entweichen kann und sich das betreffende Hauptsteuerventil 5 bzw. 5 a schließt.
Die damit bewirkte Entlüftungdes Druckzylinders 12 bzw. 12 a des Kolbens
10 läßt diesen durch Federkraft in seine Mittellage zurückkehren. Dabei läuft
der Anlaßschieber 17 vom Nocken ab, wodurch sich das Hauptanfahrventil38
schließt.
Das Regelgestänge 19 kehrt in Füllungsstellung zurück und der Motor ist damit in
Betrieb gesetzt. Die Anlaßdauer wird mit Hilfe einer vor dem Druckraum des Kolbens
24 befindlichen Drosselstelle 26 eingestellt. Durch das Schließen des Hauptanfahrventils
38 wird auch der Druckraum des Kolbens 24 entlüftet, das Entlüftungsventil
25 schließt sich und die gesamte Anlage ist für erneute Manöver betriebsbereit.
Mit dem Ingangsetzen des Motors erfolgt über die mit der Bedienungswelle 3 in Verbindung
stehende Kurvenscheibe 28 und die Servoeinrichtung 29 eine Beeinflussung des Drehzahlreglers
30 entsprechend der mit dem Bedienungshebel 1 gewählten Fahrstufe. Beim Außerbetriebsetzen
des Motors bringt ein auf der Bedienungswelle 3 vorgesehener Nocken 9 das Regelgestänge
19 in die Lage der Nullstellung.
-
Beim Umsteuern des laufenden Motors durch Drehen des Bedienungshebels
1 aus einem Fahrstufenbereich in den anderen spielen sich die Vorgänge ebenfalls
wie zuvor beschrieben ab, lediglich der Sperrschieber 20 steht in Schließstellung,
so daß die Motor-Nockenwelle 32 trotz geöffnetem Umsteuerbelüftungsventil 15 bzw.
15 a nicht eher verschoben werden kann, bis die Motordrehzahl auf Grund der schon
in der Umsteuerstellung der Steuerwelle 13 durch den darauf angebrachten Nocken
23 bzw. 23 a erfolgenden Absperrung der Kraftstoffzufuhr auf einen niedrigen, am
fliehkraftbetätigten Sperrschieber 20 einstellbaren Wert abgesunken ist,
bei dem die Umsteuerung einwandfrei möglich ist. Am Ende der Bedienungswelle 3 ist
eine Anschlußmöglichkeit für ein Fernsteuerorgan 35 vorgesehen, das im Ausführungsbeispiel
aus einer elektrischen Nachlaufsteuerung besteht, und das den mit dem Bedienungsglied
36 des Fernbedienungsstandes gegebenen Befehl winkelrichtig auf die Bedienungswelle
überträgt. Ebenso, wie es möglich ist, ohne den Erfindungsgedanken inhaltlich zu
verändern, die im Gesamtrahmen aufgezeigte Anordnung oder aber nur einzelne für
die Funktion der Anlage benötigte Einrichtungen auf andere Art und Weise vorzusehen
bzw. auszubilden, kann auch eine auf einem anderen Prinzip beruhende Fernbetätigung
gewählt werden.