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Hydraulische Fernbedienungsanlage für umsteuerbare Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf .eine hydraulische Fernbedienungsunlage für umsteuerbare,
insbesondere für den Antrieb von Schiffen vorgesehene Brennkraftmaschinen, bei der
die vom Fernbedienun:gsstand aus der Schaltwelle der Maschine zu vermittelnden Schaltvorgänge
einem in .das Hydrauliksystemeinbezogenen, mit seiner zahnstangenartigen Verzahnung
mit einem auf der Schaltwelle angeordneten Zahnrad kämmenden Kraftkolben als Zwischenglied
aufgegeben werden.
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Bei den bekannten Fernbedienungsanlagen für umsteuerbare Brennkraftmaschinen
werden die einzelnen Schaltvorgänge von der Kommandobrücke bzw. vom zentralen Fahrstand
zum Maschinenraum entweder auf mechanischem, pneumatischem, hydraulischem oder elektrischem
Wege übertragen. 'Während die mechanischen Übertragungseinrichtungen, die die erteilten
Kommandos überwiegend mittels Ketten oder Seilzug zu übertragen haben, schwergängig
sind und dadurch auch nur ungenau arbeiten können, haben die pneumatischen Einrichtungen
den Nachteil zu verzeichnen, daß neben der Vielzahl der zur Übertragung der Kommandos
benötigten Rohrleitungen ein hoher Preß.luftverbrauch in Kauf genommen werden muß.
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Elektrische Fernbedienungsanlagen haben zwar den Vorteil, daß man
die Kommandostelle in beliebiger Entfernung von der eigentlichen Manövrieranlage
aufstellen kann, allerdings sind diese für den Schiffsbetrieb deshalb nicht gut
geeignet, weil die gerade dort zu verzeichnende hohe Feuchtigkeit zu unliebsamen
Störungen führen kann.
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Besonders .geeignet erscheinen hydraulische Fernbedienungsanlagen.
Bei einer bekannten hydraulischen Fernbedienungsanlage :ist eine hydraulische Servoeinrichtung
mit einer mechanischen Rückführung vorgesehen, die aus biegsamen mechanischen Zug-
und Druckmitteln mit rohrförmiger Führungshülle besteht. Grundsätzlich sind auch
hydraulische Servoeinrichtungen mit hydraulischer Rückführung bekannt. Bei einer
weiteren bekannten .hydraulischen Fernbedienungsanlage bewegt das Betätigungsglied
auf der Kommandobrücke m einem Zylinder Blei-Lende Pumpenkolben. Diese Pumpenkolben
sind durch zwei Flüssigkeitssäulen mit zwei weiteren an der Maschine angebrachten
Zylindern hydraulisch gekoppelt, in denen .auf einer gemeinsamen Kolbenstange sitzende
Kraftkolben zur Steuerung eines Zweiwegeventils verschiebbar sind. In dieses System
ist zusätzlich noch ein pneumatisch betätigter Kraftkolben eingefügt. Beim Einleiten
eines Schaltvorganges durch den aus seiner Ausgangsstellung nach zwei Seiten umlegbaren
Bedienhebcl wird ein Steuerglied nach der einen oder anderen Seite bewegt, wobei
eine von einer Versorgungsanlage mit Druckluft versorgte Zuleitung so lange geöffnet
ist, bis die Druckluft den Kraftkolben nach der einen oder anderen Seite um den
erforderlichen Betrag,des auszuführenden Schaltvorganges verschiebt und durch @die
Bewegung des Kraftkolbens ein Rückführglied verstellt wird, welches das Steuerglied
in die Ausgangsstellung zurückführt. Es ist mit dieser Anlage jedoch unmöglich zu
erfahren, inwieweit das von der Kommandobrücke aufgegebene Manöver auch tatsächlich
von der Maschine ausgeführt wurde und zu welchem Zeitpunkt dieses endet.
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In Erkennung der Nachteile dieser Ausführungen besteht die Aufgabe
der Erfindung darin, eine solche Fernbedienungsanlage zu schaffen, die ohne größere
Sorgfalt bei der Wartung die Möglichkeit bietet, daß die von der Kommandobrücke
bzw. vom zentralen Fahrstand aus erteilten Befehle unverzüglich und exakt von der
Maschine ausgeführt werden und die Durchführung selbst sowie die Beendigung zurückgemeldet
wird.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß beim Einleiten .eines
Schaltvorganges durch den aus seiner Ausgangsstellung nach zwei Seiten umlegbaren
Fernbedienhebcl ein Steuersehi,eber entsprechend nach der einen oder anderen Seite
bewegt wird, wobei eine v=on einer pneumatisch oder elektrisch beeinflußten Versorgungsanlage
mit Druckflüssigkeit versorgte Zuleitung so lange geöffnet ist, bis die Druckflüssigkeit
den Kraftkolben nach der einen oder anderen Seite .um Iden erforderlichen Betrag
des auszuführenden :Schaltvorganges verschiebt und mit dem Ausdrücken der in dem
dem jeweiligen Einlaß des Kraftkolbenzylinders gegenüberliegenden Zylinderraum vorhandenen
Flüssigkeit über den Steu:erachseberzylinder in
den oberen oder
unteren Zylinderraum eines Rückführkolbens diesem eine Bewegung .erteilt, die den
Steuerschieber in die Ausgangsstellung zurückführt und zugleich einen Nachfolgezeiger
mit einem mittels der Fern.bedienwelle eingestellten Wählzeiger zur Deckung bringt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß mit der Fernbedienwelle
drehfest ein Übertragungselement,wie z. B. ein Ritzel, und ein die mit einer Fahrstufenskala
versehene feststehende Scheibe bestreichender Wählzeiger verbunden sind, während
eine Hohlwelle, auf deren Enden ein Übertragungselement, wie z. B. ein Ritzel, und
ein Nachfolgezeiger l:efestigt sind, darauf eine lose Lagerung .erfährt, und daß
beide Übertragu gselemente der Fernbedien-,velle mit geradlinige Bewegungen ausführenden
Verschiebestücken, wie Zahnstangen od. dgl., in Verbindung stehen, an die wiederum
Hebel angelenkt sind, die mit ihren den Verschiebestücken gegenüberliegenden Enden
von einem Anschlußstück des Rückführkolbens aufgenommen werden. Für den Gesamtrahmen
der Anlage erscheint es angebracht, wenn an den in seinen Bewegungen von dem fest
auf der Fernbedienwelle angeordneten Übertragungselement betätigten Hebel der Steuerschieber
angelenkt ist, dagegen der parallel zu d:i sem vorgesehene andere Hebel in einem
ortsfesten Drehpunkt gelagert ist.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, in die vom Zylinder
des Steuerschiiebers zum Kraftkolben führenden Leitungen Drosselschrauben od. dgl.
zum Einstellen der Schaltgeschwindigkeit .einzufügen. Mit Hilfe dieser Maßnahmen
ist :es möglich, den richtigen zeitlichen Ablauf der einzelnen Schaltvorgänge zu
bestimmen und damit letzten Endes den bestehenden Vorschriften bezüglich der Steuergeschwindigkeit
Rechnung zu tragen.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispiels
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 den Aufbau der gesamten Fernbedi.enungs- , anlege
mit pneumatisch-hydraulischem Betätigungssvstem und - Fig. 2 den Aufbau der gesamten
Fernbodienungsanlage mit elektrisch-hydraulischem Betätigungssvstem.
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- Der besseren Übersicht wegen ist in den Figuren jeweils eine mit
0-O bezeichnete strichpunktierte Linie angebracht, die die Abgrenzung der eigentlichen
Fernbedienungsanlage mit den dazugehörigen Elementen vom Bedienungsstand der Maschine
zum Ausdruck bringen soll. Obwohl untereinander eine Verbindung besteht, gehört
danach alles, was oberhalb dieser Linie liegt, zu der auf der Kommandobrücke bzw.
auf dem zentralen Fahrstand angeordneten Fernbedienungsanlage, dagegen alles das,
was unterhalb derselben liegt, zum vom Maschinenraum aus zu betätigenden Bedienungsstand
an der Maschine. Die Verbindung der Fernbedienungsanlage mit .dem Bedienungsstand
wird durch einen hydraulisch gesteuerten Kraftkolben 20 hergestellt, der mit seiner
zahnstangenartigen Verzahnung in ein auf der Schaltwelle 21 des Maschinenfahrstandes
zusätzlich aufgebrachtes Zahnrad zur Übertragung der von der Kommandobrücke bzw.
vom zentralen Fahrstand aus erteilten Steuervorgänge eingreift.
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Bei. der Fernbedienungsanlage ist mit lein auf der Bediemvelle fest
angeordneter Bedienhebel bezeichnet, der durch Betätigung von Hand bei bestimmten
den einzelnen Schaltstellungen entsprechenden Ausschlägen in gleicher Weise ein
mit der Bedienwelle 2 drehfest verbundenes Ritz:el 3 und einen Zeiger 4 jeweils
um den Betrag des Ausschlages verstellen kann, wobei der Zeiger 4 eine feststehende,
mit der Fahrstufenskala versehene Scheiibe5 bestreicht. Unmittelbar neben dem Ritzel
3 ist auf der Bedienwelle 2 einr Hohlwelle 2 a lose gelagert, die wiederum in fester
Anordnung mit ihr auf der :einen Seite ein weiteres Ritzel 31 und auf der der Scheibe
5 zugekehrten Seite einen Nachfolgezeiger 32 trägt. Sowohl das Ritzel 3 als auch
das Ritzel 31 stehen mit Zahnstangen 6 bzw. 30 im Eingriff, was jedoch nicht ausschließen
soll, daß auch anderweitige Übertragungsmöglichkeiten, wie z. B. Hebelübertragungen,
Anwendung finden können. An das untere Ende der Zahnstange 6 ist dann ein Hebel
7 und an das der Zahnstange 30 ein Hebel 28 an.gelenkt. Während der Hebel 28 um
einen zweckmäßigerweise in :der Mitte seiner Länge vorgesehenen, fest angeordneten
Drehpunkt 29 schwenkbar ist, stützt sich der Hebel 7 auf :einen Zapfen des Anschlußstückes
8 a ab, :das am oberen Ende des Fol.gekofbens 8 sitzt, wo auch der Hebel 28 nochmals
angelenkt ist.
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Den Hebelarmen des Hebels 28 -entsprechend ist am Hebel 7 außerdem
noch ein Steuerschieber 9 am Punkt 7 a angeschlossen., wobei sich von selbst versteht,
daß der Hebel 7 an dieser Stelle .ebenso wie der Hebel 28 infolge :der Schwenkbewegung
langlochartige Ausnehmungen aufweisen muß. An den Anlendcpunkten der ,beiden Hebel
7 und 28 an die Zahnstangen 6 und 30 müssen ebenfalls langlochartige Ausnehmungen
angebracht sein. Zwischen dem Zylinder des Steuerschiebers und dem Anschlußstück
desselben ist, um jeden toten Gang: bei den Übertragungselem.enten .zu vermeiden
und idam,it ein sofortiges Ansprechen bei der geringsten Schaltbewegung zu garantieren,
eine Feder 36 eingelegt. Im Hinblick auf die hydraulische Steuerung sowohl des Folgekolbens
8 als auch des Steuerschiebers 9 sind deren Zylinder durch Leitungen 15 und 16 miteinander
verbunden. während der Steuerschieber 9 andererseits mittels der Leitungen 14, 23,
24 an die eigentliche, aus dem Druckbehälter 10 und dem Sammelbehälter 11 bestehende
Versorgungsanlage des Hydrauliksystems so angeschlossen ist, daß ,die Leitungen
23 und 24 zum Sammelbehälter 11 führen und lediglich die Leitung 14 mit dem Druckbehälter
10 in Verbindung steht. Dem Druck- und dem Sammelbehälter 10 bzw. 11 sind darüber
.hinaus je ein Dreiwegehahn27 bzw. 26 vorgeschaltet, die Anschlüsse von :einer gemeinsamen
Druckluftleitung 17 besitzen. Im Normalfall wird die Druckluftleitung 17 von .einer
Luftflasche gespeist, die zugleich zur Versorgung des Motors mit Anlaßluft herangezogen
werden kann. In :den Zylinder des Steuerschiebers 9 münden schließlich noch die
Leitungen 18 und 22, die unter Zwischenschaltung von einstellbaren Drosselschrauben
34, welche zur Einstellung :der Geschwindigkeit des Reguliervorganges dienen, mit
dem Zylinder des Kraftkolbens 20 in Verbindung stehen.
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Wenn die vorstehend beschriebene Anlage auch auf einem pneumatisch-hydraulischen
System aufgebaut ist, so kann diese doch ohne wesentliche Änderung des Prinzips
der Anlage in bestimmten Fällen durch ein elektrisch-hydraulisches: gemäß Fig. 2
ersetzt werden. Als eine weitere Ausführungsmöglichkeit kann an dem seinem Anschlußstück
gegenüberliegenden Ende des Steuerschiebers 9 ein nach zwei Seiten entsprechend
der Links- oder Rechtsdrehung des Bedne:nhebels 1 wirkendes Kontaktstück 35 vorgesehen
werden, :das bei der Auf- oder des
Steuerschiebers 9 aus dessen
Ausgangsstellung heraus den jeweiligen Kontakt berührt und somit einen Stromkreis
schließt. Da in diesem Stromkreis -ein Antriebsorgan 37 für eine Zahnradpumpe 38
liegt, wird letztere angetrieben und sorgt für die Füllung .der Leitung 14 mit Druckflüssigkeit.
Die übrige Ausbildung der Anlage bleibt mit der Ausnahme, daß die Rückführleitungen
23 und 24 in den Sammelbehälter 11 a einmünden, unberührt.
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Es steht selbstverständlich dem nichts im Wege und ändert auch nichts
am allgemeinen Erfindungsgedanken, die einzelnen Elemente der Anlage anders aus
zubilden oder zu vereinfachen, wenn nur die damit beabsichtigte Wirkung für eine
in letzter Konsequenz betriebssichere Funktion der Gesamtanlage gewährleistet ist.
So ist es nicht ausgeschlossen, an Stelle des genannten Zeigers 4 und des Nachfolgezeigers
32 an sich bekannte trommelartige Ringe zu verwenden, welche auf ihrem Umfang die
Fahrstufenskala tragen und die infolge ihrer Drehung an einem feststehenden Zeiger
vorbeilaufen. Weiterhin besteht durchaus die Möglichkeit, die Anlenkpunkte 7 a und
29 außer in der Mitte zwischen den Anlenkpunkten 8 a und den Anlenkpunkten an den
Zahnstangen 6 und 30 anderwärts vorzusehen. Falls die Bedienung der Maschine vom
Maschinenfahrstand aus mittels des 33 erfolgen soll, werden durch die Ausschaltvorrichtungen
19 die beiden Leitungen 18 und 22 kurzgeschlossen, wodurch die Fernbedienungsanlage
außer Betrieb gesetzt wird und lediglich einen Umlauf der Druckflüssigkeit durch
die Bewegung des Kraftkolbens 20 von der einen Seite des Kraftkolbens auf die andere
Seite ermöglicht.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Bei jeder Verstellung des
Bedienhebels 1 aus dessen Ausgangsstellung, die der »Stopp-Stellung« der Maschine
entspricht, heraus erfährt die Bedienwelle 2 und damit auch das Ritzel 3 und der
Zeiger 4 eine dem Ausschlag gleiche teilweise Drehbewegung, die an Hand der auf
der Scheibe 5 aufgebrachten Fah.rstufenskala ablesbar ist und jeweils einen bestimmten
von der Maschine durchzuführenden Schaltvorgang darstellt. Da die Zahnstange 6 mit
dem kitzel 3 kämmt, wird die Zahnstange 6 nach :der einen oder anderen Richtung
verschoben, je nachdem, ob der Redienhebel1 auf die Stellung »Zurück« nach links
oder auf die Stellung »Voraus« nach, rechts gelegt wird. Wenn in der weiteren Beschreibung
nur de Vorgänge aufgezeigt werden, die beim Legen des Bedien Nebels 1 in die Stellung
»Zurück« vonstatten gehen, so deshalb, weil sich die Vorgänge beider Stellung »Voraus«
des Bedienhebels 1 gleichen. Erfolgt also eine Verschiebung der Zahnstange 6 nach
unten, wird der Hebel 7 zwangläufig in seiner Lage verändert, da das Anschluß,stÜck
8 a im Augenblick als feststehend angesehen werden muß, und verschiebt zugleich
den mittels eines Anschlußstückes mit ihm verbundenen Steuerschieber9 aus der Ausgangsstellung
heraus nach unten. Die bisher albgesperrten Leitungen 14,15 und 16 werden nunmehr
freigelegt, was zur Folge hat, daß .die vom Druckbehälter 10 ,durch Leitung 14 gedrückte
Druckflüssigkeit über den zwischen den beiden, benachbarten Kolben des Steuerschiebers
9 gebildeten freien Zylinderraum in die Leitung 18 gelangt. Von hier wandert die
Druckflüssigkeit über eine Drosselschraube 34 od. dgl. in .den rechten Zylinderraum
eines den Kraftkolben 20 aufnehmenden Zylinders weiter und vermittelt durch Verschieben
des Kraftkolbens 20 nach links der Schaltwelle 21 des Maschinenfahrstandes, auf
welcher die verschiedenen, hier nicht gezeigten Schaltelemente angeordnet sind,
den mit dem Bedienhebel1 eingestellten Schaltvorgang. Dabei wird die im linken Zylinderraum
vorhandene Druckflüssigkeit verdrängt und gelangt ebenfalls über eine Drosselschraube
34 od. dgl., die Leitung 22, einen Zylinderraum ,des Steuerschiebers 9 und die Leitung
16 in den unteren Zylinderraum des Folgekolbens B. Der sich nach oben bewegende
Folgekolben 8 verdrängt die in seinem oberen Zylinderraum vorhandene Druckflüssigkeit
über die Leitung 15, den in deren Bereich liegenden Zyl.in@derraum,des Steuerschiebers
9, die sich daran anschließende Leitung 23 in die Leitung 25 und damit in den durch
einen Dreiwegehahn 26 entlüfteten Sammelbehälter 11.
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Mit der Aufwärtsbewegung des Folgekolbens 8 kehrt auch der Steuerschieber
9 wieder in seine Ausgangsstellung zurück, so daß die Öffnungen für die Leitungen
14, 15 und 16 durch Kolben abgedeckt werden.. Zugleich wird der am Anschlußstück
8 a des Folgekolbens 8 gelagerte Hebel 28 entsprechend um seinen ortsfesten
Drehpunkt 29 bewegt, wodurch erreicht wird, daß die am anderen Ende des Hebels 28
angelenkte Zahnstange 30 nach unten gelangt und infolge ihres Eingriffs in die Verzahnung
des Ritzels 31 die Hohlwelle 2 a mit dem Nachfolgezeiger 32 zur Bestätigung des
beendeten Schaltvorganges um einen solchen Betrag verdreht, -der eine Deckung beider
Z.eiger 4 und 32 herbeiführt. Da .die .einzelnen Schaltvorgänge im Laufe der Zeit
dem Druckbehälter 10 seine Druckflüssigkeit entziehen, müssen bei der Versorgungsanlage
Maßnahmen vorgesehen werden, die ein Auffüllen des Druckbehälters 10 ohne größere
Schwierigkeiten ermöglichen. Aus diesem Grunde wird der in Betriebsstellung auf
»Druclcluftzufuhr« eingestellte Dreiwegehahn 27 auf »Entlüftung« verstellt, während
der dem Sammelbehälter 11 vorgeordnete Drenwegeliahn 26, der vorteilhafterweise
mit dem anderen gekoppelt ist, von »Entlüftung« auf »Druckluftzufuhr« eingestellt
wird. Die Druckluft sorgt nun für die Überleitung der Druckflüssigkeit aus dem Sammelbehälter
11 über Leitung 12 und über das sich nur in Richtung zum Druckbehälter 10 öffnende
Rückschlagventi.l 13 in den Druckbehälter 10. Ist dieser zur Genüge aufgefüllt,
erfolgt wieder die Umschaltung der Dreiwegehähne 26 und 27 in Betriebsstellung.