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Steuerwellenblockierung für Umsteuervorrichtungen von Verbrennungskraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerwellenblockierung für Umsteuervorrichtungen
von Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Steuerwelle durch einen @doppeltwirkenden
Verschiebezylinder in zwei den Drehrichtungen für »Voraus« und »Zurück« entsprechende
Lagen gebracht wird, wobei sie einen Mehrfachnocken mitnimmt, dessen zwei Umsteuernocken
bei Bewegungen des Mehrfachnockens aus der Betriebs- in die Umsteuerstellung, die
quer zur Steuerwellenverschieberichtung verläuft; jeweils ein zugehöriges Umsteuerventil
öffnen, das dem Verschiebezvlinder Druckmittel im Sinne einer Verschiebung der Steuerwelle
aus der jeweiligen Lage in die andere Endlage zuführt. Bei derartigen Vorrichtungen
muß die Steuerwelle in den Endlagen gegen Längsverschiebung gesichert werden, damit
sie nicht unter dem Einfluß der an ihren Nocken angreifenden Ventilbetätigungskräfte
aus ihrer Betriebslage in eine betriebsgefährdende Zwischenstellung verschoben wird.
Normalerweise wird diese Blockierung durch eine federbelastete Klinke bewirkt, die
entweder durch die Verschiebekraft, welche die Längskräfte aus der Ventilbetätigung
erheblich übertrifft, oder durch eine besondere Auslösevorrichtung beim Umsteuern
ausgeklinkt wird. In dem einen Fall treten erhebliche Kräfte an der Klinke auf,
die Verschleiß- und Deformationen hervorrufen können, im anderen Fall muß ein unerwünschter
Aufwand in Kauf genommen werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile zu
vermeiden und das Problem der Steuerwellenblockierung mit einem Minimum an Aufwand
zu lösen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einer Umsteuervorrichtung der eingangs
erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Mehrfachnocken im Bereich der beiden Umsteuerventile
je einen Blockierungsnocken aufweist, von denen je einer in einer der beiden Endlagen
der Steuerwelle demjenigen Umsteuerventil am nächsten steht, dessen Öffnung die
Steuerwelle in der jeweiligen Lage verharren lassen würde, so daß die Steuerwelle
bei einer ungewollten Verschiebung aus der Betriebslage mit einem der Blokkierungßnocken
dasjenige Umsteuerventil öffnet, das den Verschiebezylinder im Sinne einer Rückverschiebung
der Steuerwelle in die Betriebslage beaufschlagt.
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Der besondere Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß mechanische
Teile entfallen, an denen Zwängungen und Deformationen, beispielsweise bei Undichtheit
eines der Umsteuerventile, auftreten können. Außerdem wird der Maschinist durch
die bei dem Rücksteuervorgang auftretenden Betätigungsgeräusche der Ventile auf
Störungen in der Steuerwellenlage aufmerksam gemacht.
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Zweckmäßig wird die Lage der Blockierungsnocken gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung so gewählt, daß der Blockierungsnocken nur in der Betriebsstellung
des Mehrfachnockens bei ungewollten Verschiebungen der Steuerwelle in den Bereich
der Umsteuerventile gelangen können, da in der Anlaßstellung die Umsteuernocken
die Funktion der Blockierung übernehmen.
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In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 das Gesamtschaltbild der Umsteuervorrichtung,
während Fig.2 einen Schnitt durch den Verschiebezylinder zeigt; Fig.3 bis 6 zeigen
Abwicklungen des Mehrfachnockens in den zwei Betriebsstellungen sowie in Stellung
Umsteuern und Anlassen »Zurück«.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand des Beispieles einer pneumatischen
Fernbedienungsanlage für eine umsteuerbare Dieselmaschine zum Antrieb von Schiffen
beschrieben.
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Auf der Kommandobrücke oder auf einem an anderer Stelle in einiger
Entfernung von der Maschine eingebauten Bedienungsstand befinden sich ein Ventil
1 für Umsteuern und Anlassen in Drehrichtung »Voraus«, ein Ventil 2 für Umsteuern
und Anlassen in Drehrichtung »Zurück« und das Stopventil 3. Die Ventile können,
wie dargestellt, in einem gemeinsamen Gehäuse4 untergebracht sein, welches einen
mitDruckluft versorgten Raum 5 enthält. Die Ventile 1, 2, 3 können an Stelle der
dargestellten Einzelbetätigung durch Druckknöpfe auch mit Hilfe einer Nockenwelle,
an der ein Hebel befestigt ist, betätigt werden. Jedes Ventil besteht aus einem
Ventilkegel l a, 2a, 3a, einer Druckfeder 1 b, 2 b und 3 b, welche den Kegel auf
seinem Sitz hält, dem hohlen Druckknopf 1 c, 2 c, 3 c und
der Feder
1 d, 2 d, 3 d, die den Druckknopf in die Ruhestellung bringt, in der die
von dem betreffenden Ventil beherrschte Leitung entlüftet ist.
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Alle übrigen Teile sind an der Maschine selbst angebaut. Von dem Ventil
1 führt die Leitung 6 zu dem Raum 7 des Betätigungszylinders 8, in dem der Kolben
9 gleitet, der von den Federn 10 und 11 bei entlüfteten Räumen 7 und 12 in die gezeigte
Mittelstellung gebracht wird. Den anderen Raum 12 des Zylinders 8 verbindet die
Leitung 13 mit dem Ventil 2. Mit dem Kolben 9 ist die Kolbenstange 14 verbunden,
in deren Kulisse 15 der Umsteuerhebel 16 angreift und die durch die Führung 17 geführt
ist. Der Hebel 16 kann die Stellungen V (Voraus) und Z (Zurück) sowie die dargestellte
Mittelstellung einnehmen. Mit dem Umsteuerhebel 16 in Drehrichtung fest, in Achsrichtung
des Nockens verschiebbar verbunden ist der Mehrfachnocken 18, der Einzelnocken 18
a für Umsteuern »Voraus«, 18b für Umsteuern »Zurück«, 18c für Anlassen »Voraus«
und 18d für Anlassen »Zurück« aufweist. Der Nocken 18 ist drehbar auf einer Verlängerung
19 der Steuerwelle 20 befestigt und gegen Längsverschiebung durch die Wellenbunde
21 und 22 gesichert, so daß er jeder Längsverschiebung der Steuerwelle 20 folgt
(s. Fig. 2). Der Umsteuerhebel 16 gleitet in einer Nut 23 des Mehrfachnockens 18,
so daß er der Längsbewegung des Nockens nicht folgt. Der Einzelnocken 18a befindet
sich in Stellung »Zurück« der Steuerwelle 20 im Eingriffsbereich des Umsteuerventils
24 für Umsteuern »Voraus«. Der Einzelnocken 18b befindet sich in Stellung »Voraus«
der Steuerwelle 20 im Eingriffsbereich des Umsteuerventils 25 für Umsteuern »Zurück«.
Der Einzelnocken 18 c befindet sich in Stellung »Voraus« der Steuerwelle 20 im Eingriffsbereich
des Anlaßventils 26. Der Einzelnocken 18 d befindet sich in Stellung »Zurück« der
Steuerwelle 20 im Eingriffsbereich des Anlaßvontils 26. Die Ventile 24, 25, 26 enthalten
die Ventilkegel 24 a, 25 a und 26a sowie die Druckfedern 24 b, 25 b und 26b, welche
die Ventilkegel auf ihrem Sitz halten. Zu den Ventilen 24 und 25 führt die von dem
Druckminderventi127 kommende Leitung 28, in der ein Druck von etwa 8 kg/cm2 herrscht.
Zu dem Ventil 27 führt der Zweig 29 a der Hochdruckluftleitung 29 und zu dem Ventil
26 der Zweig 29 b derselben Leitung, während die Leitung 29 selbst mit dem Hauptanlaßventil
30 verbunden ist. Das Hauptanlaßventil 30 enthält das Kolbenventil 30 a. In den
Raum 30 b über dem Kegel 30 c des Kolbenventils 30a mündet,die Leitung 29. Der Raum
30b ist durch die Leitung 31 mit den nicht dargestellten, auf den Maschinenzylindern
sitzenden Anlaßventilen verbunden. In den Raum 30 d über dem Kolben
30 e
führt die von dem Anlaßventil 26 kommende Leitung 32. Von dem
Ventil 24 führt die Leitung 33 mit ihrem Zweig 33 a zu dem Ölzylinder 35
a. Von dem Ventil 25 führt die Leitung 34 mit ihrem Zweig 34a zu dem Ölzylinder
35 b des Verschiebezvlinders 35. Die Ölzylinder 35 a, 35 b stehen
mit den Räumen 35 c und 35 d vor und hinter dem Verschiebekolben 35 e in Verbindung,
der auf der Steuerwellenverlängerung 19 befestigt ist. Die Steuerwellenverlängerung
19 ist mit der Steuerwelle 20 gegenüber derselben drehbar, in Achsrichtung jedoch
fest verbunden. Von dem Druckminderventil 27 führt die Leitung 36 über das Absperrventil
37 zu dem Raum 5 des Gehäuses 4. Von dem Stopventil 3 führt die Leitung 38 zu !der
Öffnung 39 b des Dopp.elrückschlagventils 39, .in dem der Ventilkolben 39 a gleitet
und entweder die Öffnung 39 b oder 39 c mit der Öffnung 39 d verbindet. Die Zweige
33 b und 34 b der Leitungen 33 und 34 sind an die Öffnungen 40 c und 40 b des Doppelrückschlagventi.ls
40 angeschlossen, in dem der Ventilkolben 40a gleitet und entweder die Öffnung 40
b oder 40 c mit der Öffnung 40 d verbindet. Die Öffnung 40 d ist über die Leitung
41 mit der Öffnung 39 c des Doppelrückschlagventils 39 verbunden. Von der Öffnung
39 d des Doppelrückschl,agvenüils 39 führt die Leitung 42 zu dem Betätigungszylinder
43, in dem der Kolben 43 a gleitet, der durch die Feder 43 b in die Ruhelage gebracht
wird. Die mit dem Kolben 43 a verbundene Kolbenstange 43 c ist an dem Abstellhebel
44 angelenkt, an dem die Regelstange 45 der nicht dargestellten Einspritzpumpe angreift.
Der Abstellhebel 44 kann die Stellungen B (Betrieb) und S (Stop) einnehmen, wobei
er die Regelstange 45 lediglich in Abstellrichtung zu verschieben vermag, während
sie in der Gegenrichtung frei dem Einffuß des nicht dargestellten Drehzahlreglers
überlassen ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird nachstehend an Hand eines Umsteuervorganges
beschrieben. In Fig. 3 ist die Steuerwelle 20 in Stellung »Voraus« dargestellt.
Die Stellung der verschiedenen Einzelnocken des Mehrfachnockens ist aus der Abwicklung
klar erkennbar. Hierin ist, wie in den folgenden Bildern, der Blockiexungsnocken
für Stellung »Voraus« mit 50, der Blockierungsnocken für Stellung »Zurück« mit
51 bezeichnet. Falls sich die Steuerwelle 20 und damit der Nocken
18 ungewollt in Richtung der Steuerwellenachse 52 in Richtung auf den Anschlag 54
verschieben würde, so würde der Blockierungsnöcken 50
das Umsteuerventi124
öffnen und den Verschiebezylinder 35 beaufschlagen, so daß die Steuerwelle
20
und der Mehrfachnocken 18 in Richtung auf den Anschlag 53 zurückbewegt
werden. Durch diese Bewegung würde der Blockierungsnocken 50 außer Eingriff des
Ventils kommen. Dieses würde wieder schließen, wodurch der Ausgangszustand hergestellt
wäre. Wird der Druckknopf 2 c niedergedrückt, so wird der Raum 12 des Betätigungszylinders
8 über die Leitung 13 mit Druckluft beaufschlagt, und ,der Hebel 16 geht in,die
Stellung Z (Fig. 1). Der Hebel 16 kann auch von Hand in diese Stellung gelegt werden.
Dadurch wird der Mehrfachnocken 18 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, und oder
Einzelnocken 18 b öffnet das Umsteuerventil 25, welches den Ölbehälter 35 b über
die Leitungen 34 und 34a beaufschlagt. Die entsprechende Stellung des Mehrfachnockens
18 ist in Fig. 4 dargestellt. Gleichzeitig strömt Druckluft über die Leitung 34
b zu :der öfl?nung 40 b des Doppelrückschlagventi:ls 40, preßt den Ventilkolben
40a auf die Öffnung 40c, welcher der Druckluft den Weg zur Öffnung 40 d freigibt,
wobei die Druckluft über die Leitung 41 zur Öffnung 39 c des Doppelrückschlagventils
39 iströmt, dort den Ventilkolben 39 a auf die Öffnung 39 b preßt, die Öffnung
39d somit freilegt und über die Leitung 42 den Betätigungszylinder 43 beaufschlagt.
Der Kolben 43 a verschiebt mit Hilfe der Kolbenstange 43c und des Abstellhebels
44 die Regelstange 45 in die Stopstellung, wodurch die Drehzahl der Maschine etwa
auf r/4 der Höchstdrehzahl sinkt. Inzwischen ist die Steuerwelle nach links gewandert,
wobei der Nocken 18 b kurz vor Erreichender linkenEndlage außerEingriff des-Ventilkegels
25 b gekommen ist, während der Einzelnocken 18 d das Ventil 26 geöffnet hat. Diese
Stellung des Mehrfachnockens ist in Fig.5 dargestellt. Durch das Schließen des Ventils
25 wind :der Betätigungszylinder 43 entlüftet und damit die Regelstange 45 dem Einfluß
des Drehzahlreglers überlassen. Durch das Öffnen des Ventils 26 strömt Druckluft
hohen Druckes zu dem Hauptanlaßventi130 und öffnet dieses, wodurch die
Maschinenzylinder
Druckluft erhalten. Dadurch wird die Maschine abgebremst und in Drehrichtung »Zurück«
angelassen. Wird der Druckknopf 2 c bzw. der Hebel 16 losgelassen, so kehrt dieser
unter der Wirkung der Feder 10, bzw. weil die Kammer 12 entlüftet ist, in die Mittelstellung
zurück. Dadurch gerät der Nocken 18d außer Eingriff des Ventils 26, dieses
und das Hauptanlaßventi130 schließen, und die Anlaßluftzufuhr hört auf, so daß die
Maschine normal arbeitet. Diese Stellung ist in Fig. 6 dargestellt. Es ist leicht
zu erkennen, daß der Blockierungsnocken 51 im Zusammenwirken mit dem Umsteuerventi125
in dieser Stellung die Lagesicherung der Steuerwelle20 in der weiter oben beschriebenen
Weise übernimmt.