AT209630B

AT209630B - Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: AT209630B
Application number: AT759958A
Authority: AT
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1957-12-19
Filing date: 1958-10-31
Publication date: 1960-06-25

Description

Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen, insbesondere
Dieselmaschinen zum Antrieb von Schiffen, bei welcher die einzelnen Vorgänge, wie Stoppen, Anlassen,
Betrieb der Maschine und Umsteuern von einer einzigen Bedienungswelle aus gesteuert werden.

Bekanntlich haben pneumatische Fernbedienungsanlagen gegenüber den bisher in der Hauptsache ge- bräuchlichen mechanischen Einrichtungen dieser Art den Vorteil eines geringeren Aufwandes. Sie machen es ferner möglich, Steuerungen auch aber grössere Entfernungen zu verlegen, die mit mechanischen
Mitteln nicht mehr zu überbrücken sind oder Steuerungen in besonderen Fällen, wie z. B. bei absenkbaren
Steuerständen, anzuordnen.

Die bisher bekanntgewordenen pneumatischen Fernbedienungsanlagen waren jedoch äusserst umständ- lich im Aufbau, da für jeden einzelnen Steuervorgang, wie z. B. Umsteuern voraus, Anlassen, Verstellen der Brennstoffüllung, Abstellen. Umsteuern zurück, Anlassen usw. je ein eigenes Steuerventil und damit eine Vielzahl von Steuerleitungen erforderlich ist. Derartige Anlagen sind daher verhältnismässig kompliziert und störungsanfällig. Ausserdem ist ein zusätzlicher Aufwand für Verblockungseinrichtungen erforderlich, um Schaltungsfehler zu verhindern und die Bedienungsvorgänge folgerichtig und mit möglichst geringer Verzögerung ausführen zu können. Ein wesentlicher Nachteil derartiger Einrichtungen bestand auch darin, dass die Maschine beim Umsteuern zwangläufig angelassen wurde, wodurch das Manövrieren erschwert wird.

Man hat auch versucht, einen Nachteil der pneumatischen Fernsteuerung, nämlich die Schwierigkeiten zur Erzielung von Phasengleichheit der Steuerbewegungen durch Kombination hydraulisch und pneumatisch betätigter Mittel zu überwinden. Dadurch wird aber sowohl der Aufwand als auch die Störanfälligkeit wieder erhöht.

Die erwähnten Nachteile werden bei einer Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen zum Antrieb von Schiffen, bei welcher die einzelnen Vorgänge, wie Stoppen, Anlassen, Betrieb der Maschine und Umsteuern von einer einzigen Bedienungswelle aus gesteuert werden und ein Steuerkolben vorgesehen ist, der wahlweise von der Bedienungswelle oder von vom Fernbedienungshebel betätigten Ventilen aus gesteuert wird, dadurch vermieden, dass der Steuerkolben mit den vom Bedienungshebel betätigten Ventilen durch zwei Steuerleitungen verbunden ist, von denen die eine mit konstantem Luftdruck auf der einen Seite des in Mittellage befindlichen Steuerkolbens, die andere mit kontinuierlich veränderbarem Druck auf der andern Seite des in zwei Richtungen wirksamen Kolbens mündet.

Durch diese Massnahme wird trotz geringsten Aufwandes eine absolut zuverlässige Fernbedienung einer oder mehrerer Brennkraftmaschinen vorzugsweise einer Schiffsbrennkraftmasehinenanlage ermöglicht. Die erfindungsgemässe Art der Fernbedienung hat darüberhinaus den Vorteil, dass durch eine einfache mechanische Massnahme auch die Handbetätigung der Bedienungswelle weiter möglich ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 die erfindungsgemässe Fernbedienungsanlage insgesamt schematisch, Fig. 2 den Bedienungshebel mit den von diesem betätigten Ventilen schematisch, Fig. 3 den Steuerkolben und Fig. 4 ein Leitungsschema für mehrere Bedienungshebel.

In der Fig. 1 ist mit 1 die Bedienungswelle bezeichnet, von der aus in bekannter Weise durch Drehen eines an der Brennkraftmaschine angeordneten Manovrierrades 2 das Anlass ventil, das Brennstoffregulier-

gestänge und die Umsteuerung auf Vor- oder Rückwärtslauf betätigt werden. Diese Einrichtung ist dabei zweckmässigerweise derart ausgebildet, dass beim Drehen des Manövrierrades in der einen Richtung das Umsteuern, beim Drehen in der andern Richtung von der Stopp-Stellung aus unabhängig von der Drehrichtung der Brennkraftmaschine das Anlassen und Brennstoffgeben bewirkt wird. Die Bedienungswelle 1 ist erfindungsgemäss mit einem pneumatisch betätigten Steuerkolben 18 in einem Steuergehäuse 3 verbunden, das seinerseits über die beiden Steuerleitungen 4,5 mit einem oder mehreren Fernbedienungshebeln 6 in Verbindung steht.

Wie später noch im einzelnen ausgeführt wird, sind in den Leitungen 4,5 Relaisventil 7 und 8 vorgesehen, welche Schaltfehler verhindern sollen. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird mit dem Fernbedienungshebel 6 eine Nockenwelle 9 betätigt, die zwei Nocken 10 und 11 aufweist. Die Nocke 10 wirkt auf ein Druckfeinregulierventil 12, die Nocke 11 dagegen auf ein Durchgangsventil 13 ein. Beide Ventile sind mit einer Speiseleitung 14 mit beispielsweise zirka 7, 5 atü Druck verbunden. Das Ventil 12 ist ausserdem an die Leitung 5, das Ventil 13 an die Leitung 4 angeschlossen.

Der Bewegung des Manövrierrades 2 entsprechend muss sinngemäss auch der Fernbedienungshebel 6 betätigt werden, d. h. von der Stoppstellung aus in der einen Richtung wird das Umsteuern bewirkt, in der andern Richtung dagegen die Betriebsstellungen erreicht.

In der Stellung "Stopp" des Bedienungshebels 6 sind beide Ventile geschlossen. Beim Legen des Hebels 6 in die Stellung"Umsteuern", d. h. im gezeigten Falle nach rechts, wird durch die Nocke 11 das Durchgangsventil 13 geöffnet, so dass die Luft aus der Speiseleitung 14in die zum Steuerkolben 18 führende Leitung 4 gelangt. Der Kolben wird demgemäss aus seiner Mittellage, in welcher die Bedienungswelle 1 ebenfalls in Stopp-Stellung steht, in der einen Richtung bis zum Anschlag bewegt, wodurch in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise die Bedienungswelle verdreht und beispielsweise über eine Schalt-
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einem Steuerzylinder verbunden sind, die Steuerwelle 55 längs verschoben wird.

Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, dass in dem Gehäuse 3 der teilweise hohl ausgebildete Steuerkolben 18 verschiebbar ist. In den Kolben 18 greift eine topfartige Hülse 19 mit einem Flansch 20, der in der StoppStellung gegen einen Bund 21 des Gehäuses 3 dadurch zum Anliegen gebracht wird, dass in der Hülse eine Druckfeder 22, gegebenenfalls ein Satz Tellerfedern, vorgesehen ist, die durch einen im Kolben einge- hängtenZugstab 23 vorgespannt ist. Auf der andern Seite stützt sich die Feder an einem rohrförmigen Anschlag 24 des Gehäuses 3 ab. Die Feder 22 ist zu dem Zweck leicht vorgespannt, um erst bei grösserem Druckunterschied eine Bewegung des Steuerkolbens zu ermöglichen. Der Steuerkolben 18 selbst ist mit einer Verzahnung 25 versehen, welche in Eingriff steht mit einem auf der Bedienungswelle angeordneten Zahnrad 26.

Das Gehäuse 3 mit den Kolben ist um einen Bolzen 27 beispielsweise durch eine Kurbel 28 abschwenkbar, um auch eine rein mechanische Betätigung der Bedienungswelle vom Manövrierrad aus zu ermöglichen. Um ein Wiederfinden der gegenseitig richtigen Lage vom Kolben 18 und ?, Zahnrad 26 zu erreichen, weisen die beiden Verzahnungen eine ungleiche Verzahnung auf, z. B. durch Auslassen eines Zahnes.

Beim Umlegen des Fernbedienungshebels 6 in der Richtung Anlassen-Füllung wirkt die Nocke 10 auf das Druckfeinregelventil 12 ein. Während beim Umsteuern der Steuerkolben nur bis zu einem Anschlag bewegt werden muss, was mit einem stets gleichen Druck entsprechender Grösse bewirkt werden kann, muss beim Anlassen der Kolben einen bestimmten Weg zurücklegen und von hier aus zum Zwecke des weiteren Verdrehens der Bedienungswelle zusätzlich weiter verschoben werden, u. zw. umso weiter, je mehr Brennstoff gegeben werden soll Dies wird durch Verwendung einer Nocke 10 mit nicht linearer Erhebungskurve in Verbindung mit dem Druckfeinregelventil 12 erreicht.

Durch entsprechende Ausbildung von Nocke 10 und Auslegung des Druckregelventiles kann der in die Steuerleitung 5 übertretende Luftdruck verändert werden, so dass der Kolben 18 in der Stellung Anlassen des Hebels 6 einen bestimmten Weg zurücklegt, d. h. die Bedienungswelle um einen bestimmten Winkel verdreht und erst nach Weiterlegen des Hebels 6 seine Bewegung fortsetzend je nach Stellung des Hebels das Brennstoffverstellgestänge durch weiteres Verdrehen der Bedienungswelle mehr und mehr aufzieht. In der Stellung "Stopp" ist die Steuerleitung 5 entlüftet. Ebenso wird die Leitung 4 durch eine entsprechende Ausbildung des Durchgangsventiles 13 entlüftet, sobald dasselbe geschlossen ist.

Um Schaltfehler zu vermeiden bzw. die richtige Reihenfolge der Schaltvorgänge zu gewährleisten, sind in den Steuerleitungen 4 und 5, wie erwähnt, Relaisventile 7 und 8 vorgesehen. Diese bestehen für die Leitung 5 mit veränderlichem Druck aus einem Ventilschaft, der einerseits einen Kegel 35 und anderseits einen Kolben 36 trägt. Ventilseitig ist ein Anschluss 37 zum Steuerkolben und eine Entlüftung 38 vorgesehen, während auf der Seite des Kolbens das Ventilgehäuse mit der Steuerleitung 4 verbunden ist.

Auf diese Weise wird verhindert, dass die zum Anlassen des Motors vorgesehene Leitung 5'belüftet werden kann, solange die Umsteuerleitung 4 unter Druck steht, auch wenn der Fernbedienungshebel 6 bereits in
Richtung Anlassen verstellt ist.

In der Leitung 4 ist eine ähnliche Einrichtung angeordnet, die verhindert, dass der durch Umlegen des Bedienungshebels am Steuerventil eingeleitete Umsteuervorgang dadurch vor- zeitig unterbrochen wird, dass dieser Hebel bereits vor Beendigung des Umsteuervorganges in eine andere
Stellung gebracht wird. Zu diesem Zweck wirkt der Schaft des Ventiles 39 mit einem einen Raststift 40 aufweisenden Kolben 41 zusammen. Wird der Hebel 6 auf Umsteuern gelegt und damit Druckluft auf die
Rückseite des Kolbens 41 gegeben, so wird das. Ventil 39 geöffnet und Luft aus der Speiseleitung strömt durch die Leitung 42 in die zum Kolben führende Leitung 4. Dadurch wird der Steuerkolben 18 bewegt undbeispielsweise die Steuerwelle 55 in der obenerwähnten Weise längs verschoben. Die Steuerscheibe 43 dreht sich demgemäss.

Dieser Vorgang hält solange an, bis der Raststift in die nächste Rast der Steuer- scheibe 43 eingreift und damit die Luftzufuhr durch die Leitung 4 unterbricht. Selbst wenn also der Be- dienungshebel 6 schon vorher auf"Stopp"zurückgelegt wird, setzt die Umsteuerwelle bis zum Wieder- einrasten ihren Weg fort.

Bei plötzlichem Ausfall des Luftdruckes gleitet der fedelbslastete Steuerkolben 18 von selbst in die
Nullstellung und nimmt der Brennkraftmaschine durch Verdrehen der Bedienungswelle die Brennstoffzu- fuhr weg, so dass diese zum Stehen kommt.

Um ein einwandfreies Zusammenwirken des unter dem Einfluss eines Drehzahlreglers stehenden Brenn- stoffgestänges mit der Bedienungswelle 1 zu ermöglichen, ist es zweckmässig, die nachstehend beschrie- bene Anordnung zu treffen. Die Weiterleitung der drehenden Bewegung der Bedienungswelle 1 erfolgt durch einen Exzenter 45, der mit einem nur in einer Richtung elastisch wirkenden Federglied 46 kraftschlüssig verbunden ist. Dieses greift über einen Hebel 47 am Brennstoffgestänge 48 der Brennstoffpumpe 49 an.

Auf der andern Seite ist das Brennstoffgestänge über eine sogenannte Schleife 50 mit dem Drehzahlregler
51 verbunden. Auf diese Weise ist der Drehzahlregler in der Lage, die Maximaldrehzahl zu halten und die Füllung, wenn nötig, entsprechend zu drosseln. Die Schleife 50 ist dabei so ausgebildet, dass gleich- zeitig eine Verstellung des Füllungsgestänges 48 durch den Fernbedienungshebel 8 von"Stopp"bis zu der durch den Drehzahlregler festgelegten Grenze möglich ist.

Die beschriebene Fernbedienung kann ohne weiteres gleichzeitig an verschiedenen Stellen des Schiffes angeordnet werden. Um ein voneinander unabhängiges Bedienen der Hebel zu gewährleisten, werden zu diesem Zweck Umschaltventile 52 in den Steuerleitungen vorgesehen, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Diese sind zweckmässigerweise durch ein gemeinsames Gestänge 53 betätigt. Bei Mehrmotorenanlagen werden jeder Brennkraftmaschine ein eigener Steuerkolben und wenigstens ein Fernbedienungshebel zugeordnet und die Bedienungshebel mit einer lösbaren Kupplung untereinander verbunden.

Zweckmässigerweise sind die Kupplungen dabei mit einer Verzahnung versehen, so dass die Bedienungshebelinbeliebiger Stellung miteinander kuppelbar sind und kleinere Abweichungen in der Regelcharakteristik mehrerer Anlagen ausgeglichen werden können.

Die Erfindung ist nicht auf das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen zum Antrieb von Schiffen, bei welcher die einzelnen Vorgänge, wie Stoppen, Anlassen, Betrieb der Maschine und Umsteuern von einer einzigen Bedienungswelle aus gesteuert werden und ein Steuerkolben vorgesehen ist, der wahlweise von der Bedienungswelle oder von vom Fernbedienungshebel betätigten Ventilen aus gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (18) mit den vom Bedienungshebel (6) be- tätigten Ventilen (12. 13) durch zwei Steuerleitungen (4, 5) verbunden ist, von denen die eine (4) mit konstantem Luftdruck auf der einen Seite des in Mittellage befindlichen Steuerkolbens (18), die andere (5) mit kontinuierlich veränderbarem Druck auf der andern Seite des in zwei Richtungen wirksamen Kolbens mündet.

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Claims

(4) auf der Seite des Kolbens (18) mündet, bei deren Unterdrucksetzen die Bedienungswelle (1) von der Stopp-in die Umsteuerstellung verdreht wird.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (5) mit kontinuierlich veränderbarem Druck auf der andern Seite des Kolbens (18) mündet, bei deren Unterdrucksetzen die Bedienungswelle (1) von der Stopp-Stellung auf Anlassen und Betrieb verdreht wird. <Desc/Clms Page number 4>

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerleitung mit konstantem Druck (4) ein durch den Fernbedienungshebel (6) zu betätigendes Durchgangsventil (13) vorgesehen ist.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerleitung mit unterschiedlichem Druck (5) ein durch den Fernbedienungshebel (6) zu betätigendes Druckfeinregelventil (12) vorgesehen ist.

7. Anlage nach einem der Anspruche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ventile (12, 13) von einem gemeinsamen Fernbedienungshebel (6) über versetzt zueinander angeordnete Nocken (10, 11) betätigbar sind.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für beide Ventile (12, 13) eine gemeinsame Zufuhrleitung (14) vorgesehen ist.

9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocke (10) für das Druckfeinregulier- ventil (12) eine nicht lineare Erhebungskurve aufweist.

10. Anlage nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittellage des Steuerkolbens (18) entsprechend der Stellung "Stopp" beide Steuerleitungen (4,5) am Durchgangsventil (13) bzw. Druckfein- regelventil (12) entlüftet sind.

11. Anlagenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Betriebsstellungen jeweils die nicht unter Druck stehende Steuerleitung am Durchgangsventil (13) bzw. Druckfeinregelventil (12) entlüftet ist.

12. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Steuerleitungen (4, 5) ein Relaisventil (7) mit einem Kolben (41) am Ventilschaft vorgesehen ist, welches die Leitung (5) mit veränderbarem Druck sperrt, solange die Steuerleitung (4) belüftet ist.

13. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerleitung mit konstantem Druck (4) ein Relaisventil (8) vorgesehen ist.

14. Anlage nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Relaisventil (7) kolbenseitig mit der Steuerleitung konstanten Druckes (4) und ventilseitigmit der Hauptluftleitung (14) bzw. der Verbindungsleitung zum pneumatisch betätigten Steuerkolben (18) verbunden ist.

15. Anlage nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass. der Kolben (41) des Relaisventils (7) mit einem Raststift (40) versehen ist, welcher in eine Kurvenscheibe (43) der Steuerwelle (55) eingreift.

16. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatisch zu betätigende Steuerkolben (18) durch eine vorgespannte Feder (22) in der Mittellage festgelegt ist (Fig. 3).

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (22) in einer innerhalb des Steuerkolbens (18) koaxial angeordneten Hülse (19) vorgesehen und durch einen lose darin verschiebbaren Zugstab (23) mit dem Kolben verbunden ist.

18. Anlage nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (22) aus einer Säule hintereinander aufgereihter Tellerfedern besteht.

19. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (18) auf der äusseren Mantelfläche mit einer Zahnleiste (25) versehen ist.

20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnleiste (25) mit einem Zahnrad (26) der Bedienungswelle (1) im Eingriff steht.

21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnleiste (25) und Zahnrad (26) mit einer unregelmässigen Verzahnung versehen sind.

22. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (18) mit seinem Gehäuse (3) beispielsweise durch Abschwenken ausser Eingriff mit dem Zahnrad (26) der Bedienungswelle (1) gebracht werden kann.

23. Anlage nach den Ansprüchen l und 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Steuerkolbens (18) um einen Bolzen (27) durch einen Exzenter (28) schwenkbar gelagert ist.

24. Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen, bei welcher die einzelnen Arbeitsvorgänge von einer einzigen Bedienungswelle aus gesteuert werden und diese von verschiedenen Stellen aus betätigbar ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungswelle (1) mit einem Brennstoffpumpengestänge (48) über einen Exzenter (45) kraftschlüssig verbunden ist.

25. Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Exzenter (45) und Gestänge : 48) ein nur in einer Richtung elastisch wirkendes Federglied (46) vorgesehen ist.

26. Anlage nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein verstellbarer Drehzahlregler ; 51) durch ein schleifenförmiges Gestänge (50) mit dem Gestänge (48) verbunden ist.

27. Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen, bei welcher die einzelnen Arbeits- <Desc/Clms Page number 5> vorgänge von einer einzigen Bedienungswelle aus gesteuert werden und diese von verschiedenen Stellen aus betätigbar ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (18) an der Brennkraftmaschine und eine entsprechende Anzahl von Fernbedienungshebeln (6) an beliebigen Stellen vorgesehen sind, wobei die von dem Steuerkolben zu und die von den Ventilen der Bedienungshebel führenden Steuerleitungen (4,5) mit Umschaltventilen (52) versehen sind, derart, dass jeweils nur ein einziger Bedienungshebel (6) betätigbar ist.

28. Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltventile (52) durch ein gemeinsames Gestänge (53) betätigbar sind.

29. Fernbedienungsanlage für eine mehrmotorige Anlage mit umsteuerbaren Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Brennkraftmaschine ein eigener Steuerkolben (18) und wenigstens ein Fernbedienungshebel (6) vorgesehen ist und die Bedienungshebel mit einer lösbaren Kupplung untereinander verbunden sind.

30. Anlage nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen mit einer Verzahnung versehen sind, derart, dass die Bedienungshebel (6) in beliebiger Stellung miteinander kuppelbar sind.