DE2241486A1 - Verstellschraube fuer wasserfahrzeuge mit notsteuerungs-system - Google Patents

Description

Dipl.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 Mündien 81, Cosimastrafje 81 ■ Telefon: (0811) 48 3320

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Lips N.V.
Drunen / Holland

L 9813/L/e

Verstellschraube für Wasserfahrzeuge mit Notsteuerungs-System

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstellschraube für Wasserfahrzeuge. Versteilschrauben für ein Schiff mit einem hydraulischen Hauptsystem, das in der Nabe der Verstellschraube angeordnet ist, und zwar zum Verstellen der Schaufeln, enthalten einen bewegbaren hydraulischen Zylinder, der mit einem oder mehreren ortsfesten Kolben zusammenwirkt und über Mechanismen mit den Schaufeln verbunden ist, wobei die Notsteuerung durch einen Hilfskolben erfolgt, der von^dem Hauptsystem hydraulisch unabhängig ist.

Solche Verstellschrauben sind bekannt. Gemäß einem bevorzugten bekannten Ausführungsbeispiel besteht der bewegbare hydraulische Zylinder aus einem axial' beweglichen Joch mit Stiften, die in Schlitze der Schafelflansche zum Zwecke der Verstellung der Schaufelsteigung eingreifen. Das Joch ist hohl und enthält zwei koaxiale Zylinderteile, die durch eine zentrale Wand getrennt sind. Jeder Zylinderteil wirkt zusammen mit einem ortsfesten Kolben, der an.ier Nabe festgelegt ist. Ein Medium, z.B. öl, wird den Zylinderteilen zugeführt, und zwar durch ein System von zwei koaxialen Rohren, die sich in der hohlen Verstellschraubenwelle befinden, wobei das äußere Rohr an der Welle festgelegt ist und das innere axial beweglich innerhalb der hohlen Welle ist und festgelegt ist in der Trennwand des Joches und diese durchdringt, wobei die beiden Rohre entsprechend mit den Zylinderräumen in Verbindung stehen.

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Die Verstellschraubenwelle wird von einer ölzufuhrmuffe umfasst, die in der Nähe der anderen Enden der ölrohre von der Nabe entfernt angeordnet ist. Um die Steigung der Schaufeln verstellen zu können, wird öl zu- oder abgeführt aus einem der Zylinderräume des Joches durch das innere Rohr, während öl aus dem anderen Zylinderraum über den ringförmigen Raum zwischen den beiden Rohren zu- oder abgeführt wird. Auf diese Weise kann das Joch bewegt und die Verstelischafeln können gedreht werden, um die Steigung der Schafein zu verändern. Wenn bei einer solchen Verstellschraube das ölzufuhrsystem ausfallen sollte oder ein bewegbares Rohr defekt ist, wird es unmöglich, die Schaufeln zu halten und zu verstellen. Die Schaufeln werden dann in eine Lage bewegt, in der der Schiffsantrieb gestoppt wird.

Bekannt ist auch eine Notsteuerung für eine Verstellschraube mit einem Hilfskolben, der an dem bewegbaren ölzufuhrrohr festgelegt ist, wobei letzteres als mechanisches Verbindungsteil verwendet wird. Wenn das Rohr einer solchen Anordnung bricht, kann die Notsteuerung auch nicht mehr verwendet werden. Darüberhinaus muß das Rohr stabil gestaltet sein, da es grossen mechanischen Beanspruchungen beim Verstellen der Schaufeln unterliegt.

Nach der Erfindung ist der Hilfskolben in der Nabe konzentrisch innerhalb eines ortsfesten Kolbens des Hauptsystemes angeordnet, weobei dieser ortsfeste Kolben hohl ist, wobei die Notsteuerung durch direkten Kontakt zwischen dem Hilfskolben und dem bewegbaren Zylinder des Hauptsystems erfolgt, vorausgesetzt, daß ein unter Druck stehendes Medium einer Seite des Hilfskolbens zugeführt wird.

Der hohle ortsfeste Kolben des Hauptsystems dient als Zylinder für den Hilfskolben.

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Dieses Energiesystem hat verschiedene Vorteile.

Der Hilfskolben lässt sich innerhalb der Nabe ohne zusätzlichen Raumbedarf anordnen. Der Hilfskolben verharrt normalerweise am Ort, so daß keine Abnutzung der Dichtungen auftritt. Es besteht ein direkter Kontakt mit dem bewegbaren Hauptzylinder, aber keine Abhängigkeit von dem bewegbaren Rohr.

Es besteht eine grosse Verstellkapazität der Schaufel sowie Haltekapazität, da der Hilfskolben einen grossen Durchmesser haben kann, so daß ein geringer Druck erforderlich ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das unter Druck stehende Medium dem Hilfskolben über einen Kanal in der Verstellschraubenwelle zugeführt, welches unter normalen Arbeitsbedingungen der Verstellschraube zugeführt wird, und als Schmieröl aus einem Zuführtank abgeführt wird zu und von den Lagern der Schaufeln und den Mechanismen, die den bewegbaren Zylinder mit den Schaufeln verbinden, wobei in diesem Kanal entfernt von der Nabe ein manuell betätigbares Ventil und in diesem Kanal nahe der Nabe ein automatisch betätigbares Ventil angeordnet ist. (Fig. 3). Die entsprechenden Ventile sind erforderlich, um einen Schmier-ölfluß zum Zuführtank zu verhindern, und um zu verhindern, daß die Lager der Schaufeln und die Mechanismen, die mit dem Zylinder des Hauptsystems und mit den Schaufeln in Verbindung stehen, durch einen zu hohen Druck beeinflußt werden.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das unter Druck stehende Medium dem Hilfskolben über einen in der Verstellschraubenwelle liegenden besonderen Kanal mit einer Zufuhröffnung in der äußeren Wand der Verstellschraubenwelle entfernt von der Nabe (Fig. 1 und 2) zugeführt.

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Für eine Notsteuerung muß die Verstellschraube angehalten und die Zufuhröffnung des Kanales mit dem unter Druck stehenden Medium verbunden werden.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zufuhröffnung einer besonderen Muffe zugeordnet, die die Verstellschraube umgibt (Fig. 2). Auf diese Weise kann die Notsteuerung bewirkt werden, ohne daß die Verstellschraube angehalten wird.

Die Erfindung wird.an Hand von drei in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen nachstehend erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles mit einem besonderen ölkanal in die Verstellschraubenwelle,

Figur 2 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles mit einem besonderen ölkanal in der Verstellschraubenwelle, wobei öl zugeführt wird über einen besonderen ölzufuhrring, so daß die Notsteuerung ausgeführt werden kann, während die Verstellschraubenwelle noch umläuft, und

Figur 3 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles, bei welchem der ölkanal, der normalerweise für die Schmierung der Lager der Schaufeln und der Mechanismen verwendet wird, die den Hauptzylinder mit den Schaufeln verbinden, und dazu dient, die Energiesteuerung zu bewirken.

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In Fig. 1 ist die Verstellschraube 1 mit der Verstellschraubennabe 2 über Mittel verbunden, die nicht gezeigt sind. Die Schaufeln 3 sind gegenüber der Nabe 2 um radiale Achsen über Mechanismen 4 verstellbar, die die Schaufeln 3 mit einem Bewegbaren Joch 4 A verbinden. Dieses Joch 4 A ist hohl und enthält zwei koaxiale Zylinderteile 5 und 6, die durch eine quer verlaufende zentrale Wand 7 getrennt sind.

Die Zylinderteile 5 und 6 wirken zusammen mit ortsfesten Kolben 8 und 9, die jweils an der Nabe 2 festgelegt oder mit ihr einstückig und auch mit der Verstellschraubenwelle 1 verbunden sind.

Ein Ende eines Rohres 10 ist mit der quer verlaufenden Wand 7 fest verbunden. Dieses Rohr 10 ist in Achsrichtung der Welle 1 bewegbar und erstreckt sich durch die Wand 7 hindurch und · mündet im Zylinder 5. Das andere Ende des Rohres 10 ist in einem engen Durchgang 11 geführt. Das Rohr 10 ist von einem zweiten Rohr 12 umfasst, das an der Verstellschraubenwelle festgelegt ist. Das äußere Rohr 12 mündet in den Innenraum des Zylinderteiles 6. Die beiden Rohre 10 und 12 erstrecken sich koaxial innerhalb der hohlen Verstellschraubenwelle 1.

Auf diese Weise werden zwei Kanäle gebildet, ein Kanal 13 im Rohr 10 und ein Kanal 14 zwischen den Rohren 10 und 12, und zwar für ein Zu- oder Abführen von öl oder einer anderen unter Druck stehenden Flüssigkeit zu und/oder von einer der beiden Arbeitskammern an beiden Seiten der Wand 7 des Joches.

Das öl oder eine andere unter Druck stehende Flüssigkeit werden der Nabe über eine nicht umlaufende ölzufuhrmuffe 15 zugeführt, di^ um die Welle 1 angeordnet ist.

Drei Ölleitungen sind an die Muffe 15 angeschlossen. Eine erste Ölleitung 16 führt von einem öltank 17. zu einem Ringnut-

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Kanal 18 in der Muffe. Ein Radialkanal 19 in der Welle 1 mündet in diesen Ringnut-Kanal 18. Das andere Ende des Radial-Kanales 19 ist verbunden mit einem Ringkanal 20, der das Rohr 12 umfasst. Dieser Ringkanal 20 ist mit einem Kanal 21 verbunden, der in das Innere der Nabe 2 führt, über diesen Kanal werden die Lager der Schaufeln 3 und der Mechanismus 4 geschmiert. Eine zweite Ölleitung 22 führt von einer nicht gezeigten Pumpe zu einem Ringnut-Kanal 23 in der Muffe 15. Ein in der Verstellschraubenwelle 1 vorgesehener Radial-Kanal 24 mündet in diesen ringförmigen Kanal 23. Der Radial-Kanal ist verbunden mit dem Kanal 14 zwischen den Rohren 10 und 12.

Eine dritte Ölleitung 25 führt von der nicht gezeigten Pumpe zu einem Ringnut-Kanal 26 in der Muffe 15. Ein Radial-Kanal
27 in der Welle 1 mündet in diesen Ringnut-Kanal 26.

Der Radial-Kanal 27 ist verbunden mit einer Kammer 28 in de:r Welle 1, in die der Kanal 13 mündet.

Die Muffe 15 ist mit an sich bekannten Dichtungsmitteln versehen und mit der Welle 1 verbunden.

Wenn öl über die Leitung 22 zugeführt wird, bewegt sich das
Joch 4 A in Fig. 1 nach links, wenn öl über die Leitung 2 5
zugeführt wird, bewegt sich das Joch 4 A nach rechts.

Die Verstellschraube ist mit einer Notsteuerung versehen. Zu diesem Zwecke ist ein Hilfskolben 29 innerhalb des festen
Kolbens 9 angeordnet, der hohl ist und als ein Zylinder für
den Hilfskolben 29 dient. Der Kolben 29 ist mit Dichtungsringen versehen, und zwar gegenüber der inneren Fläche des Kolbens 9 und gegenüber der äußeren Fläche des festgelegten Rohres 12.

Ein Kanal 30 in der Welle 1 führt von dem Inneren des ortsfesten Kolbens 9 an der rechten Seite des Ililfskolbens 29

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zu der äußeren Fläche der Welle 1. Ein Schlauch 31 kann mit dem äußeren Ende des Kolbens 29 durch geeignete nicht dargestellte Verbindungsmittel verbunden werden (Fig. 2) .

Wenn öl oder ein anders unter Druck, stehendes Medium durch den Schlauch 31 zugeführt wird, bewegt sich der Hilfskolben 29 nach links gegenüber dem Kolben 9 und gegenüber dem Rohr In einem bestimmten Moment liegt das linke Ende des Hilfskolben s 29 an der zentralen Wand 7 des Joches 4 A an und zwingt dieses in seine extreme linke Lage.

Der Druck im Kanal 30 und an der rechten Seite des Kolbens 29 kann dadurch aufrechterhalten werden, daß die Endöffnung des Kanales 30 geschlossen wird und der Schlauch 31 kann entfernt werden.

Auf diese Weise werden die Schaufeln in eine vordere Lage gebracht und in dieser gehalten.

Wenn das Steuersystem ausfallen sollte, z.B. indem der Öldruck abfällt oder das bewegbare Rohr 10 zerstört wird, kann die Verstellschraubenwelle angehalten werden, der Schlauch 31 wird angeschlossen und der Hilfskolben 29 wird durch ein zugeführtes, unter Druck stehendes Medium bewegt. Nach dieser Verbindung wird der Schlauch 31 geschlossen und entfernt. Die Welle 1 wird dann wieder in Betrieb gesetzt.

Auf diese Weise kann das Schiff einen Hafen anlaufen, wo das Hauptsystem repariert werden kann.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, jedoch ist es hier nicht erforderlich, die Welle 1 anzuhalten, um die Energiesteuerung zu betätigen. Der Schlauch 31 ist mit einer zweiten ortsfesten Zufuhrmuffe 32 verbunden, mit einem Ringnut-Kanal 33 und

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Dichtungsmitteln. Auf diese Weise kann ein unter Druck stehendes Hilfsmedium dem Kanal 30 zugeführt werden, ohne daß die Welle 1 angehalten wird.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist keinen Kanal 30 auf.

In diesem Ausführungsbeispiel werden die Kanäle 19, 20 und 21 des Schmiersystemes auch dazu verwendet, den Hilfskolben 29 nach links zu bewegen. Es müssen natürlich auch Maßnahmen getroffen werden, um zu verhindern, daß der öltank 17 und/oder die Mechanismen 4 unter Druck gesetzt werden, wenn der Hilfskolben bewegt werden muß. Zu diesem Zwecke ist ein Drei-Weg (three-way) manuell betätigbares Ventil 34 vorgesehen und in einem Kanal 19' angeordnet und ein automatisches Einwegventil 35 ist im Kanal 21 angeordnet.

Wenn der Hilfskolben 29 bewegt werden soll, wird die Welle 1 angehalten und ein nicht gezeigter Schlauch wie der Schlauch 31 wird mit einer Abzweigung 19 a des Kanales 19 verbunden. Das Ventil 34 wird in eine solche Lage gebracht, daß es in direkter Verbindung mit der Abzweigung 19 a und dem Kanal 20 steht, und die Verbindung zum Tank 17 wird geschlossen. Da das automatische Ventil 35 geschlossen ist, wenn ein Differential druck auf die Unterseite des Ventiles ausgeübt wird (die Seite, die am weitesten vom Inneren der Nabe entfernt ist), wird das unter Druck stehende Medium der rechten Seite des Hilfskolbens 29 zugeführt, um die Notsteuerung zu betätigen.

Das Ventil 35 kann ein normales Einweg-Kugelventil sein. Für Schmierzwecke wird kein Differentialdruck auf die untere Seite des Ventiles ausgeübt. Normalerweise entsteht ein ölfluß von der Nabe zum Tank 17, da ein geringer Betrag von öl des Hauptsystems zwischen den Hauptzylindern und den Hauptkolben in das Innere der Nabe austritt.

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Ein wichtiger Vorteil der Notsteuerung gemäß der Erfindung besteht darin, daß ein unabhängiges, unter Druck stehendes Medium, z.B. eine Handpumpe, dazu verwendet wird-, die Notsteuerung zu betätigen. Das bewegbare Rohr 10 wird nicht für die Notsteuerung verwendet. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, daß der Hilfskolben 29 in der Nabe 2 angeordnet ist, und sich nicht in den normalen Verstellagen bewegt. Sogar wenn die Dic-htung zwischen den Hauptzylindern und den Hauptkolben defekt ist, kann der Hilfskolben noch verwendet werden.

Der Arbeitsoberflächenbereich des Hilfskolbens kann mehr als 50 % der Arbeitsoberfläche des Hauptsystems ausmachen, so daß der Hilfsdruck nicht sehr hoch sein muss.

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Claims (1)

1. Dtpl.-Ing. Heim Lesser, Patentanwalt D —8 München 81, Cosiniastrafse 81 · Telefon: (0811) 483820

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   PATENTAN SPRÜCHE

   Verstellschruabe mit Notsteuerung für Wasserfahrzeuge mit einem hydraulischen innerhalb der Nabe der Verstellschraube angeordneten Hauptsystem, zum Verstellen der Steigung der Schaufeln, mit einem bewegbaren hydraulischen Zylinder, der mit einem oder mit mehreren ortsfesten Zylindern zusammenwirkt, und mit den Schaufeln über Mechanismen verbunden ist, wobei die Notsteuerung durch einen Hilfskolben ausgeführt wird, der hydraulisch unabhängig von dem Hauptsystem ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Hilfskolben (29) innerhalb der Nabe (2) und konzentrisch innerhalb eines ortsfesten Kolbens (9) des Hauptsystems angeordnet ist, wobei der ortsfeste Kolben (9) hohl ist, und daß die Notsteuerung durch direkten Kontakt zwischen dem Hilfskolben und einem beweglichen Zylinder (6) des Hauptsystems erfolgt, wenn ein unter Druck stehendes Medium der einen Seite des Hilfskolbens zugeführt wird.

   Verstellschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das unter Druck stehende Medium dem Hilfskolben (29) über einen Kanal (21) in der Verstellschraubenwelle (1) zuführbar ist, welches unter normalen Arbeitsbedingungen dazu verwendet wird, Schmieröl zu- oder abzuführen aus einem Tank (17) zu und von den Lagern der Schaufeln (32) und den Mechanismen (4), die den beweglichen Zylinder (6) mit den Schaufeln verbinden, wobei in diesem Kanal nahe dem Ende der Nabe (2) ein manuell betätigbares Ventil (34) angeordnet ist, und in diesem Kanal nahe dem angrenzenden Ende der Nabe ein automatisch betätigbares Ventil (35 angeordnet ist (Fig. 3).

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   3. Verstellschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das unter Druck stehende Medium dem Hilfskolben (29) über einen getrennten Kanal (30) in der Verstellschraubenwelle (1) mit einer Zuführöffnung in der äußeren Wand der Verstellschraubenwelle zuführbar ist. (Fig. 1 und 2).

   4. Verstellschraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zuführöffnung eine die Verstellschraubenwelle (1) umfassende Muffe (32) zugeordnet ist.

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