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Anordnung zum Steuern des Anlassens und Stillsetzens eines durch eine
Verbrennungskraftmaschine betriebenen Generatoraggregats Die Erfindung bezieht sich
auf eine Anordnung zum Steuern des Anlassens und Stillsetzens eines durch eine Verbrennungskraftmaschine
betriebenen Generatoraggregats aus der Ferne auf elektrischem Wege, wobei der Generator
eine Anlasserwicklung trägt, die über den Arbeitskontakt eines durch Schließen eines
entfernten Schalters zu erregenden Anlasserschützes mit einer Spannungsquelle verbunden
ist, und ein Elektromagnet vorgesehen ist, der auf den in die Betriebsstellung federbelasteten
Brennstoffhebel der Maschine einwirkt.
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Es besteht hierbei das Problem, beim Anlassen zunächst den Stromkreis
der Anlasserwicklung zu schließen und dann bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl
die Brennstoffzufuhr zu öffnen, während zum Stillsetzen die Brennstoffzufuhr unterbrochen
werden muß.
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Es sind elektrische Fernschalter bekannt, die elektromagnetisch eingeschaltet
werden und sich selbsttätig verriegeln und bei denen eine elektromagnetische Entriegelungsvorrichtung
vorgesehen ist, die das Auslösen des Schalters ermöglicht. Derartige Fernschalter
könnten zur Betätigung des Brennstoffhebels verwendet werden; sie haben aber den
Nachteil, daß zwei getrennte Steuerkreise vorhanden sind, so daß die Bedienungsperson
zum Anlassen und zum Stillsetzen des Generatoraggregats zwei verschiedene Schalter
betätigen muß. Ferner müssen für die beiden Steuerkreise getrennte Leitungen verlegt
werden. Schließlich besteht die Schwierigkeit, derartige Schalter derart an die
besonderen Anforderungen eines durch eine Verbrennungskraftmaschine angetriebenen
Generatoraggregats anzupassen, daß die Brennstoffzufuhr im richtigen Augenblick
geöffnet wird.
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Das Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Anordnung
der eingangs angegebenen Art, bei der ein einziger Bedienungsschalter, der über
eine einfache Doppelleitung wirkt, zum Anlassen und Stillsetzen des Generatoraggregats
dient.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Elektromagnet
zwei Wicklungen aufweist, die auf einen gemeinsamen Anker einwirken, der zur Betätigung
des Brennstoffhebels dient, daß die erste Wicklung parallel zu dem Anlasserschütz
geschaltet ist, daß die zweite Wicklung im Stromkreis der Anlasserwicklung liegt,
und daß eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist, die den gemeinsamen Anker
in seiner einen Stellung verriegelt und bei Erregung der zweiten Wicklung entriegelt
wird.
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Diese Anordnung ergibt folgende Wirkungsweise: Zum Anlassen des Aggregats
wird der Schalter des Anlasserschützes betätigt, wodurch der Stromkreis der Anlasserwicklung
geschlossen wird und zugleich die erste Wicklung des Elektromagnets unter Strom
gesetzt wird. Dadurch wird der Verriegelungsmechanismus entriegelt, während die
erste Wicklung zunächst den Brennstoffhebel noch in der Haltstellung hält. Wenn
der Motor eine ausreichende Drehzahl angenommen hat, wird der Schalter wieder losgelassen,
worauf die erste Wicklung des Elektromagnets stromlos wird, so daß der Brennstoffhebel
unter seiner Federbelastung in die Betriebsstellung geht. Zum Stillsetzen wird wieder
der Schalter geschlossen, wodurch die erste Wicklung des Elektromagnets und das
Anlasserschütz wieder erregt werden. Da aber nun in der mit der vollen Motordrehzahl
umlaufenden Anlasserwicklung des Generators eine Gegen-EMK-induziert wird, die der
Batteriespannung entgegenwirkt, wird die zweite Wicklung des Elektromagnets nicht
erregt. Die erste Wicklung kann daher den Brennstoffhebel in die Haltstellung bewegen,
in der der Verriegelungsmechanismus einfällt und den Anker auch nach dem Öffnen
des Steuerschalters festhält.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht also die richtige Betätigung
des Anlasserschützes und des Brennstoffhebels beim Anlassen und Stillsetzen des
Generatoraggregats mittels eines einzigen Schalters über eine einfache Doppelleitung.
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Es entfallen dadurch alle komplizierten Verdrahtungen und sonstigen
Zubehörteile, so daß ein sehr einfacher, zuverlässiger und wirtschaftlicher Betrieb
erhalten wird.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung
liegt darin, daß sie an alle bereits vorhandenen Anlagen angebaut werden kann, ohne
daß an diesen Änderungen vorgenommen werden müssen. Insbesondere braucht die Brennstoffsteuerung
der Maschine nicht verändert zu werden. Bei Dieselmaschinen wird der Anker des Elektromagnets
vorzugsweise direkt mit der Zahnstange der Einspritzpumpe verbunden, die üblicherweise
in der Betriebsstellung federbelastet ist und unter der Wirkung eines Drehzahlreglers
steht. Die erfindungsgemäße Anordnung ist an solchen Maschinen besonders gut angepaßt.
Als besonderer Vorteil ist dabei anzusehen, daß die Brennstoffzufuhr beim Anlassen
zunächst gedrosselt bleibt, bis die Maschine die richtige Drehzahl angenommen hat.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt Fig. 1 ein Schaltschema einer gemäß der Erfindung ausgeführten Anordnung
zur Steuerung eines Dieselgeneratoraggregats, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den
Elektromagnet und die Verriegelungsvorrichtung, Fig. 3 eine Stirnansicht in Richtung
des Pfeils von Fig.2, wobei die Verriegelungsvorrichtung geöffnet ist, und Fig.4
eine Ansicht ähnlich Fig.3, in welcher die Verriegelungsvorrichtung die Verriegelungsstellung
einnimmt.
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In Fig. 1 ist das Schaltbild einer Anordnung dargestellt, die zum
Steuern des Anlassens und Stillsetzens eines durch eine Dieselmaschine angetriebenen
Generatoraggregats dient. Der Generator trägt eine Anlasserwicklung 18, die zum
Anlassen des Aggregats unter Strom gesetzt wird. Zu diesem Zweck ist eine Batterie
17 vorgesehen, deren eine Klemme über die Kontakte eines Anlasserschützes 19 mit
der Anlasserwicklung 18 verbunden ist. Die Wicklung des Anlasserschützes 19 ist
über eine Doppelleitung mit einem an entfernter Stelle angebrachten Steuerschalter
16 verbunden, so daß beim Schließen des Steuerschalters 16 die Wicklung des Anlasserschützes
19 erregt wird. Dadurch wird der Stromkreis der Anlasserwicklung 18 geschlossen.
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Bei 12 ist der Brennstoffhebel der Dieselmaschine dargestellt, der
beispielsweise direkt mit der Einspritzpumpe verbunden ist. Dieser Brennstoffhebel
ist in üblicher Weise in der dargestellten Betriebsstellung federbelastet, was durch
die Druckfeder 20 angedeuist ist. Er kann gegen die Kraft der Feder 20 in die durch
eine gestrichelte Linie angedeutete Halt-Stellung bewegt werden, in der die Brennstoffzufuhr
zur Maschine unterbrochen ist.
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Zur Betätigung des Brennstoffhebels 12 ist ein Elektromagnet mit zwei
Wicklungen 3 und 6 vorgesehen, die auf einen gemeinsamen Anker 1 einwirken. Der
Anker 1 ist über ein Verbindungsglied 10 am Ende des Brennstoffhebels 12 angelenkt.
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Die Wicklung 6 ist parallel zu der Wicklung des Anlasserschützes 19
geschaltet, so daß sie beim Schließen des Steuerschalters 16 erregt wird. Die Wicklung
3 liegt im Stromkreis der Anlasserwicklung 18 in Serie mit der Wicklung eines weiteren
Elektromagnets 21, der zur Betätigung des Dekompressionshebels 22 der Dieselmaschine
dient.
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Der Aufbau des Elektromagnets mit den beiden Wicklungen 3 und 6 läßt
sich am besten aus Fig.2 bis 4 erkennen. Die Anordnung von Fig. 2 unterscheidet
sich von derjenigen von Fig. 1 lediglich dadurch, daß das Verbindungsglied 10 nicht
am Ende des Brennstoffhebels 12 angelenkt ist. sondern durch eine Feder 11 in kraftschlüssiger
Berührung mit diesem gehalten wird.
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Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, hat der Anker 1 die Form eines Weicheisenstabes,
der sich entlang der gemeinsamen Achse der Spulen 3 und 6 bewegen kann. Da die Spule
3 im Stromkreis der Anlasserwicklung liegt, besteht sie aus wenig Windungen eines
verhältnismäßig starken Drahtes, während die Spule 6, die von der Batterie erregt
wird, viele Windungen aus dünnerem Draht aufweist. Zum Schließen des durch die Wicklung
6 erzeugten magnetischen Kraftflusses sind zu beiden Seiten der Wicklung Weicheisenscheiben
4 und 5 vorgesehen. Dagegen ist das freie Ende der Wicklung 3 durch eine Scheibe
2 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus Messing, abgeschlossen.
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Das freie Ende des Ankers 1 trägt einen Ansatz 9 mit geringerem Durchmesser,
so daß eine Schulter gebildet wird. An der Scheibe 2 ist ein Verriegelungsmechanismus
angelenkt, der aus einem nichtmagnetischen Sperrhebel 8, beispielsweise aus Messing,
und einem im spitzen Winkel starr damit verbundenen Weicheisenstück 7 besteht. Der
Sperrhebel 8 ist so lang, daß er, beispielsweise unter seinem eigenen Gewicht, hinter
die von dem Ansatz 9 gebildete Schulter einfallen kann, wenn der Anker 1 vollständig
in den Elektromagnet eingetreten ist. Dadurch wird der Anker in dieser Stellung
verriegelt. Diese Lage der Teile ist in Fig.4 dargestellt. Sobald jedoch der Elektromagnet
3 erregt wird, sucht sich der magnetische Fluß über das Weicheisenstück 7 zu dem
Anker 1 zu schließen, so daß sich das Weicheisenstück 7 in die in Fig.3 gezeigte
Stellung bewegt. Dadurch wird der Sperrhebel 8 von dem Anker 1 abgehoben, der sich
nun frei bewegen kann.
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Die beschriebene Anordnung ergibt folgende Wirkungsweise: Zum Anlassen
der Maschine wird der Steuerschalter 16 für eine Zeit gedrückt, die ausreicht, daß
der Motor seine normale Anlaßdrehzahl aufnehmen kann, beispielsweise für etwa 3
Sekunden. Dadurch wird das Anlasserschütz 19 erregt, das den Stromkreis der Anlasserwicklung
18 schließt. Gleichzeitig werden die Wicklung des Elektromagnets 21 und die Magnetwicklung
3 unter Strom gesetzt. Außerdem wird durch das Schließen des Schalters 16 die Wicklung
6 erregt.
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Durch die Erregung der Wicklung 3 wird der Sperrhebel 8 in die in
Fig. 3 gezeigte Stellung angehoben, so daß der Anker 1 freigegeben wird. Er wird
jedoch zunächst durch die gemeinsame Wirkung der von den Wicklungen 3 und 6 erzeugten
Magnetflüsse in die Wicklungen eingezogen, so daß er den Brennstoffhebel 12 gegen
die Kraft der Feder 20 in der in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Halt-Stellung hält.
Die Brennstoffzufuhr zu dem :Motor ist deshalb zunächst noch unterbrochen.
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Sobald nun der Schalter 16 geöffnet wird, werden die Wicklung 6 und
die Wicklung des Anlasserschützes 19 stromlos. Dadurch wird der Anlasserstromkreis
18 unterbrochen, so daß auch die Wicklung 21 und die Wicklung 3 stromlos werden.
Die Feder 30 kann nun den Brennstoffhebel 12 in die in Fig. 1 in vollen Linien dargestellte
Betriebsstellung bewegen, wobei der Anker 1 nach rechts verschoben wird. Der Sperrhebel
8 wird freigegeben, so daß er sich in die Verriegelungsstellung zu bewegen sucht;
die Teile sind jedoch so bemessen, daß der Sperrhebel 8 den Anker 1 erst dann erreicht,
wenn dieser sich schon so weit nach rechts bewegt hat, daß der
Sperrhebel
nicht mehr hinter die Schulter an dem Ansatz 9 fällt, sondern auf der Mantelfläche
des Ankerstabes 1 aufliegt. Die Brennstoffzufuhr zu dem Motor wird nun geöffnet,
so daß der Motor, der sich mit der erforderlichen Drehzahl unter der Wirkung des
Schwungrades weiterdreht, nun in Gang gesetzt wird.
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Im Betrieb kann nun der Brennstoffhebel 12 den vom Drehzahlregler
vorgeschriebenen Bewegungen folgen, wobei er den Anker 1 mitnimmt, ohne daß diese
Bewegung durch den Sperrhebel 8 verhindert wird.
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Zum Stillsetzen der Maschine wird der Schalter 16 erneut betätigt.
Dadurch wird das Anlasserschütz 19 wieder erregt, so daß der Anlasserstromkreis
18 geschlossen wird. Infolge der hohen Drehzahl des Generators wird aber nun in
der Anlasserwicklung 18 eine Gegen-EMK induziert, welche der Spannung der Batterie
17 entgegenwirkt, so daß im Anlasserkreis kein Strom fließt. Die Magnetwicklungen
3 und 21 bleiben daher stromlos. Dagegen wird zugleich mit dem Anlasserschütz 19
die Wicklung 6 erregt, die den Anker 1 anzieht und dadurch den Hebel 12 gegen die
Kraft der Feder 20 in die Haltstellung bewegt. Dadurch wird die Brennstoffzufuhr
zu dem Motor unterbrochen. Sobald der Anker 1 vollständig in die Wicklung eingetreten
ist, fällt der Sperrhebel 8 hinter die Schulter am Ansatz 9, da die Wicklung 3 keinen
Magnetflur erzeugt und daher das Weicheisenstück 7 nicht zum Anker 1 hin angezogen
wird. Der Anker 1 und damit der Brennstoffhebel 12 werden daher in der Haltstellung
verriegelt.
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Es ist offensichtlich, dar die Anordnung mit geringen Abänderungen
auch so ausgeführt werden kann, dar sie den Hebel 12 gegen die Wirkung der Feder
20 in die Haltstellung nicht schiebt, sondern zieht, wenn dies aus Gründen der räumlichen
Anordnung des Elektromagnets an der Maschine erforderlich ist.