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Vorrichtung zur Bedienung von umsteuerbaren Schiffsdieselmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bedienung von umsteuerbaren
Schiffsdieselmaschinen, die im wesentlichen aus einem an der Maschine angeordneten
Bedienungshebel zur Schaltung der verschiedenen Betriebszustände, wie Anlassen,
Umsteuern und Abstellen durch Steuerung von Druckluftventilen und Regelung der Maschinendrehzahl
mittels einer Nockentrommel, und aus einem mit diesem durch ein mechanisches, flexibel
verlegbares Übertragungsglied verbundenen, am zentralen Fahrstand angeordneten Bedienungshebel
besteht.
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Mechanische übertragungsglieder werden bei der Bedienung von Schiffsdieselmaschinen
gegenüber elektrischen oder hydraulischen Übertragungsgliedern im allgemeinen wegen
ihrer geringen Störanfälligkeit dort bevorzugt, wo sehr rauher Betrieb zu erwarten
ist und wo die Übertragungsglieder verhältnismäßig kurz ausgebildet werden können.
Bei großen Abständen zwischen dem Bedienungshebel am zentralen Fahrstand, der z.
B. auf Deck oder auf der Brücke angeordnet ist, und dem Bedienungshebel an der Maschine
im Maschinenraum unter Deck erfordert die Bedienung mit rein mechanischen übertragungsgliedern
dagegen größeren Kräfteaufwand. Grundsätzlich ist bei umsteuerbaren Schiffsdieselmaschinen
bereits bekannt, eine Verbindung durch ein mechanisches Übertragungsglied vom Kommandostand
zum Maschinenraum herzustellen und hiermit die Verstellung von Ventilen vorzunehmen,
die Druckleitungen zur Betätigung von Umsteuergliedern beherrschen. Am Kommandostand
braucht daher nur die Steuerkraft aufgebracht zu werden.
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Die Erfindung macht es sich deshalb zur Aufgabe, die Bedienung mittels
eines mechanischen Übertragungsgliedes nicht nur möglichst kräftesparend auszubilden,
sondern darüber hinaus eine spielfreie Übertragung der am zentralen Fahrstand mit
dem Bedienungshebel vorgenommenen Einstellungen zu erhalten.
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In Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß das mechanische
Übertragungsglied mit den Gliedern einer an sich bekannten hydraulischen Folgesteuerungsvorrichtung
an der Nockentrommel angreift und ein mit dem Übertragungsglied verbundener Steuerschieber
der Folgesteuerungsvorrichtung durch das hydraulische Mittel in dem Zylinder der
Folgesteuerungsvorrichtung ständig unter konstantem Druck gesetzt ist.
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Infolge der Anordnung der hydraulischen Folgesteuerungsvorrichtung
an der Nockentrommel in Maschinennähe ist es nicht erforderlich, das hydraulische
Mittel über einen längeren Weg zu transportieren, so daß die Vorteile, die das mechanische
ü'bertragungsglied bringt, erhalten bleiben. Durch das ständige Einwirken des hydraulischen
Mittels mit konstantem Druck auf den Steuerschieber der Folgesteuerungsvorrichtung
kann die Bedienung des übertragungsgliedes spielfrei und so gestaltet werden, daß
im Übertragungsglied keine Kraftrichtungsumkehr beim Betätigen des am zentralen
Fahrstand angeordneten Bedienungshebels stattfindet. Maßnahmen zur Vermeidung der
Umkehr der Kraftrichtung sind zwar bekannt, so beispielsweise eine Feder auf einen
Drahtzug einwirken zu lassen, mit dem ein Entlüftungsventil in einer Brennkraftmaschine
betätigt wird; die Verwendung einer hydraulischen Kraft ist im vorliegenden Fall
jedoch vorteilhafter, weil das gleiche hydraulische Mittel zur Betätigung der Folgesteuerungsvorrichtung
benutzt wird. Ein baulicher Mehraufwand ist nicht erforderlich.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann in dem Gehäuse
des am zentralen Fahrstand angeordneten Bedienungshebels eine Druckfeder vorgesehen
sein, die auf das Übertragungsglied entgegen dem konstanten Druck in der Folgesteuerungsvorrichtung
in der Stopstellung des Bedienungshebels mit gleichem Gegendruck einwirkt, wie es
beipielsweise bei einer im wesentlichen aus einem Drahtzug bestehenden Regelvorrichtung
für Brennkraftmaschinen bekannt ist, bei welcher auf beide Enden des Drahtzuges
Federn im entgegengesetzten Sinn einwirken, um die Bedienung spielfrei zu gestalten
und den Drahtzug in beiden Richtungen unter Spannung zu halten.
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Nach einem den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildenden Merkmal
kann der an der Maschine angeordnete Bedienungshebel und in gleicher Weise der am
zentralen Fahrstand angeordnete Bedienungshebel eine gegen Federdruck lösbare Raste
aufweisen,
die einerseits beim Anlassen, Umsteuern und Abstellen
der Maschine mit einem mit entsprechenden Raststellungen versehenen feststehenden
Rastsegment und die andererseits zur Einteilung der verschiedenen Maschinendrehzahlen
mit einem eine fortlaufende Folge von Raststellungen aufweisenden Schneckenrad zusammenwirkt,
dessen Stellung durch eine Schnecke und ein Handrad mit zwischengeschalteter Rutschkupplung
stufenlos veränderbar ist.
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Aus Sicherheitsgründen kann die Raste an den Bedienungshebeln als
Doppelraste mit einer Anschlagnase ausgebildet sein, die in Verbindung mit entsprechenden
Rasten am Rastsegment unten und Anschlagstellungen am Rastsegment oben ein Durchreißen
des Bedienungshebels bei laufender Maschine auf die Stellung Umsteuern mit entgegengesetzter
Drehrichtung verhindert und die für die Anlaßstellungen in Verbindung mit dem Rastsegment
einen festen Anschlag bildet.
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Die Verbindung des an der Maschine angeordneten Bedienungshebels und
des am zentralen Fahrstand angeordneten Bedienungshebels mit der Nockentrommel kann
durch eine durch einen Hebel betätigbare Stiftschaltkupplung hergestellt werden,
wodurch ein Umschalten bei jedem Betriebszustand der Maschine erfolgen kann.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Übersicht über die Bedienungsvorrichtung
bei umsteuerbaren Schiffsdieselmaschinen, F i g. 2 einen Schnitt durch den am zentralen
Fahrstand altgeordneten Teil der Bedienungsvorrichtung, F i g. 3 den Bedienungshebel
mit Raste und Rast-Segment und F i g. 4 bis 6 den an der Maschine angeordneten Teil
der Bedienungsvorrichtung in teilweise geschnittener Ansicht auf den Bedienungshebel,
in einem Schnitt durch die vom Bedienungshebel bewegte Nockentrommel und in einem
Schnitt durch die Koppelung des Übertragungszylinders mit der Nockentrommel.
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Die Bedienungsvorrichtung nach F i g. 1 zur Bedienung einer nicht
dargestellten umsteuerbaren Schiffsdieselmaschine besteht im wesentlichen aus dem
Bedienungshebel l und aus dem Bedienungshebel 2. Der Bedienungshebel 1 ist an dem
an der Maschine angeordneten Gehäuse 3 für die Bedienungsvorrichtung aasgelenkt,
während der Bedienungshebel 2 am zentralen Fahrstand 4 entfernt von der Maschine
an dem Gehäuse 5 für die Bedienungsvorrichtung aasgelenkt ist. Beide Bedienungsvorrichtungen
sind durch das mechanische, flexibel verlegbare Übertragungsglied 6 miteinander
verbunden, welches von dem zentralen Fahrstand 4 aus bis zu der die hydraulische
Kupplung mit der Bedienungsvorrichtung an der Maschine vornehmenden Folgesteuerungsvorrichtung
7 führt, die an dem Gehäuse 3 angeordnet ist. Mit dem Bedienungshebel 1 und mit
dem Bedienungshebel 2 lassen sich, wie am Beispiel des Bedienungshebels 2 vermerkt
ist, die folgenden Betriebszustände der Maschine für Vorwärtsfahrt einsteuern: »Stop
und Umsteuern voraus«, i »Anlassen voraus«, »Leerlauf voraus« bis »maximale Drehzahl
voraus«. Für Rückwärtsfahrt lassen sich entsprechend die folgenden Betriebszustände
einsteuern: »Stop und Umsteuern zurück«, »Anlassen zurück«, »Leerlauf zurück« bis
»maximale Drehzahl zurück«. In dem Gehäuse 3 werden die Steuerbewegungen auf eine
Nockentrommel übertragen. Diese Nockentrommel steuert Druckluftventile zum Anlassen
und Umsteuern für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt; zu denen Druckluft durch die
Leitung 8 zugeführt wird. Die Druckluftventile steuern ihrerseits Druckluft zu den
Umsteuerleitungen 9, 10 und zu den Anlaßleitungen 11, 12. Die Umsteuerleitungen
9, 10 führen zu den Umsteuerventilen 13, 14 für die beiden Nockenwellen der Maschine,
die über pneumatische Verstellkolben mit hydraulischer Dämpfung axial in die eine
oder andere Richtung verschoben werden. Durch die beiden Umsteuerventile 13, 14
wird die Druckluft in den beiden Anlaßleitungen 11, 12 durch die Leitung 15 und
durch das Hauptanlaßventil 16 zu den zu den Zylindern der Maschine führenden Leitungen
17 dann gesteuert, wenn beide Nockenwellen in der entsprechenden Endstellung verriegelt
sind.
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Von der im Gehäuse 3 angeordneten Nockentrommel aus wird zur Regelung
der Drehzahl der Maschine der Drehzahlverstellhebel 20' am hydraulischen Regler
20 eingestellt (F i g. 5). Der Regler bewegt über die Gestängeglieder 21, 22, 23,
24 die Regelstange 18 der Einspritzpumpe 19 und verändert dadurch die Einspritzmenge.
Der Regler 20 ist mit einer eigenen ölpumpe ausgestattet. Damit aber im Augenblick
des Aaslassens genügend Öldruck im Regler 20 vorhanden ist, steht der Regler 20
über die Ölleitungen 25, 26 mit dem Druckgeber 27 in Verbindung, der an die Druckluftleitung
15 angeschlossen ist.
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Von der im Gehäuse 3 angeordneten Nockentrommel aus wird ferner der
Stopzylinder 28 mit Druckluft gesteuert, der an dem mit der Regelstange 18 der Einspritzpumpe
19 verbundenen Hebel 24 angreift. Eine pneumatische Vorrichtung 29 zur Füllungsbegrenzung,
die über den Hebel 30 auf das Gestängeglied 21 für die Betätigung der Regelstange
der Einspritzpumpe einwirkt, wird ebenfalls von der Nockentrommel aus gesteuert.
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Die hydraulische Folgesteuerungsvorrichtung 7 ist mittels der Leitung
44 an das Druckölsystem der Maschine angeschlossen. Eine Ölleitung 45 führt zum
Ölsumpf zurück.
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Gemäß F i g. 2 ist der am zentralen Fahrstand 4 angeordnete Bedienungshebel
2 der Bedienungsvorrichtung in dem Gehäuse 5 drehfest mit der Welle 46 verbunden.
Ferner ist mit der Welle 46 das Zahnrad 47 drehfest verbunden, weiches in die in
dem Gehäuseansatz 48 geführte Zahnstange 49 eingreift. Durch die Druckfeder 50 wird
die Zahnstange, die an ihrem unteren Ende mit dem Glied 51 des flexiblen Übertragungsgliedes
6 (F i g. 1) verbunden ist, in Pfeilrichtung 52 nach abwärts gedrückt. In dem Gehäuse
5 ist ferner zwischen dem Bedienungshebel 2 und dem Zahnrad 46, drehfest mit dem
Gehäuse 5 verbunden, das Rastsegment 53 angeordnet, das verschiedene, die feste
Einstellung charakteristischer Betriebszustände ermöglichende Raststellungen aufweist,
in welche die am Bedienungshebel 2 angeordneten, durch Druck in Pfeilrichtung 54
gegen die Wirkung einer Feder auslösbare Doppelraste 55 einrasten und die Anschlagnase
56 anschlagen kann. Außer dem Bedienungshebel ?. ist mit der Welle 46 das Schneckenrad
57 drehfest verbunden.
Dieses Schneckenrad weist ähnlich einer Innenverzahnung
eine fortlaufende Folge von Raststellungen 58 auf, in welche die Doppelraste 55
zur Einstellung unterschiedlicher Maschinendrehzahlen eingerastet werden kann. Die
Schneckenradverzahnung 59 wirkt mit der Schnecke 60 zusammen, die mittels des Handrades
61 über eine zwischengeschaltete, aus der Zeichnung nicht ersichtliche Rutschkupplung
gedreht werden kann und deren Lage mittels des Feststellhebels 62 festgestellt werden
kann. Die Lage des Schneckenrades 57 ist durch die Schnecke 60 und den Feststellhebel
62 normalerweise festgestellt. Wenn es jedoch darauf ankommt, eine besondere Feinregelung
der Maschinendrehzahl zu erreichen, kann über die Schnecke 60 mittels des Handrades
61 bei gelöstem Feststellhebel 62 das Schneckenrad 57 gedreht werden, so daß dieses
über die Doppelraste 55 am Bedienungshebel 2 und die Welle 46 das Zahnrad 47 dreht,
welches eine Längsverschiebung der Zahnstange 49 und damit des Gliedes 51 des flexiblen
Übertragungsgliedes 6 verursacht.
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Wie näher aus der F i g. 3 hervorgeht, ist innerhalb des Bedienungshebels
2 der in Pfeilrichtung 54 gegen die Wirkung der Druckfeder 63 eindrückbare Druckknopf
64 angeordnet, der über die Stange 65 sowohl die Doppelraste 55 betätigt, die in
das Rastsegment 53 oder in die Rasten 58 des Schneckenrades 57 eingreifen kann,
als auch die Anschlagnase 56 immer parallel zur Doppelraste 55 verstellt. Für die
Doppelraste 55 sind am Rastsegment für die Stellungen des Bedienungshebels »Stop
und Umsteuern voraus« die Raste 66 und für die Stellung »Stop und Umsteuern zurück«
die Raste 67 vorgesehen. Wenn der Bedienungshebel beispielsweise aus der Raste 66
in die Stellung 68 für »Anlassen voraus« gebracht werden soll, schlägt beim Ausrasten
der Doppelraste 55 aus der Raste 66 die Anschlagnase 56 auf die Leiste 69 am Rastsegment
53. Erst nach einer geringen Bewegung des Bedienungshebels 2 in Richtung »Anlassen
voraus«, derart, daß sich die Doppelraste 55 an den Vorsprung 70 am Rastsegment
anlegt, kann die Anschlagnase 56 mit der Doppelraste 55 so tief gedrückt werden,
daß die Doppelraste 55 den Vorsprung 70 überwindet. Bei gedrücktem Druckknopf 64
schlägt die Anschlagnase 56 in der Stellung 68 , für »Anlassen voraus« am Vorsprung
71 des Rastsegmentes an. Bei weiterer Bewegung des Bedienungshebels in Pfeilrichtung
72, d. h. in Richtung »Fahrt voraus«, springt bei nicht gedrücktem Druckknopf 64
die Doppelraste 55 von der Leiste 73 am Rastsegment herunter und rastet in die Raste
58' am Schneckenrad 57 ein. Die Maschine hat jetzt Leerlaufdrehzahl. Soll aus einem
beliebigen Betriebszustand rasch abgestellt werden, drückt man den Druckknopf 64,
bis die Anschlagnase 56 auf dem Rastsegment 53 anliegt. Im gedrückten Zustand wird
der Bedienungshebel 2 in Pfeilrichtung 74 bewegt, bis die Anschlagnase 56 am Vorsprung
69' anschlägt. Wird die Anschlagnase 56 nicht, wie vorgesehen, bis zum Aufliegen
auf der Raste 53 niedergedrückt, verhindert der Vorsprung 70, an welchem die Doppelraste
55 anstößt, ein Durchreißen der Maschine auf die Stellung der Raste 67 für »Stop
und Umsteuern zurück«. In beiden Anschlagstellungen wird über das Stopventil der
Motor stillgesetzt.
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Wenn der Bedienungshebel aus der Raststellung 66 in die Raststellung
67 für »Stop und Umsteuern zurück« gebracht werden soll, so schlägt beim Ausrasten
der Doppelraste 55 aus der Raste 66 die Anschlagnase 56 auf die Leiste 69, und der
Bedienungshebel 2 kann in Pfeilrichtung 74 bewegt werden. Bei dieser Bewegung des
Bedienungshebels 2 in Pfeilrichtung 74, d. h. für die Fahrtrichtung zurück, finden
die Doppelra,ste 55 und die Anschlagnase 56 die gleichen Vorsprünge und Leisten
wie bei Vorwärtsfahrt am Rastsegment vor.
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Die Bewegungen des am zentralen Fahrstand angeordneten Bedienungshebels
2 werden durch das flexible Übertragungsglied 6 auf die Folgesteuerungsvorrichtung
7 an der an der Maschine angeordneten Bedienungsvorrichtung übertragen. Wie näher
aus den F i g. 4 bis 6 hervorgeht, ist am Ende des Übertragungsgliedes der Steuerschieber
75 angeordnet, der in die Steuerbohrung 76 des in dem Zylinder 77 angeordneten Kolbens
78 hineinragt und dort mit dem Kolbenteil 79 die Querbohrung 80 steuert. Der Kolben
78 ist mit der Zahnstange 49' verbunden, die mit dem Zahnrad 47' kämmt. Der Steuerschieber
steuert entsprechend der Stellung des Bedienungshebels 2 (F i g. 1) durch die Leitung
44 in den Zylinderraum 81 eintretendes Drucköl zur Betätigung des Kolbens 78 und
der Zahnstange 49'.
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Der Kolben 78 wird durch Dichtringe 82,, 83 nach oben und unten gegen
den Zylinder abgedichtet. Druckausgleichnuten 84 dienen je nach Stellung des Steuerschiebers
75 als Ölzulauf oder Ölrücklauf für den Zylinderraum 85 über dem Kolben 78. Durch
die ölrücklaufnut 86 kann das Öl aus dem Raum über dem Kolben in Richtung zur Leitung
45 abströmen, wenn sich der Kolben 78 bei angehobenem Steuerschieber 75 nach oben
bewegt hat. Da die Kraftübertragung nicht starr, sondern hydraulisch erfolgt, braucht
das mechanische übertra,gungsglied 6 die zur Bedienung der Maschine notwendigen
Kräfte nicht aufzunehmen, sondern nur den Steuerschieber 75 zu verschieben. Auf
die Stirnfläche des Steuerschiebers 75 wirkt in Richtung des Übertragungsgliedes
6 ein konstanter Öldruck, der das Übertragungsglied ständig unter Vorspannung hält.
Dadurch ist eine praktisch spielfreie Übertragung der Schaltbewegungen des Bedienungshebels
2 auf die entsprechenden Vorrichtungen an der Maschine möglich. Die dem Übertragungsglied
mitgeteilte Vorspannung wird am Bedienungshebel 2 durch die Druckfeder 50 (F i g.
2) so ausgeglichen, daß am Bedienungshebel 2 in der Stellung für »maximale Drehzahl
voraus« und für »maximale Drehzahl zurück« stets eine kleine Kraft in Richtung Stop
vorhanden ist. Im übrigen Bereich kann der Bedienungshebel am zentralen Fahrstand
nahezu kraftfrei bewegt werden.
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Wie insbesondere die F i g. 5 und 6 zeigen, wird durch das Zahnrad
47', das mit der Zahnstange 49' kämmt, die in dem Gehäuse 3 gelagerte Welle 87 gedreht.
Auf der Welle 87 ist die Kurvenscheibe 88, die Nockentrommel 89 mit den Nocken
90, 91, 92, 93 und der Bedienungshebel 1 drehbar gelagert. Der Bedienungshebel
1 wirkt wie der Bedienungshebel 2 nach F i g. 2 und 3 mit einem Rastsegment 53'
und einem Schneckenrad 57' zusammen. Auch die Schnecke 60', das Handrad 61' und
die Feststellvorrichtung 62' entsprechen den gleichen Gegenständen wie beim Bedienungshebel
2. Unterschiedlich ist lediglich, daß die Nabe des Bedienungshebels 1 die Bohrungen
94 aufweist. Diese Bohrungen 94 dienen dazu, mittels der beiden parallel zur Welle
87 liegenden Mitnehmerstifte 95 den Bedienungshebel 1 mit
der Nockentrommel
89 zu kuppeln. Zum Zweck der Kupplung ist auf der Welle 87 neben dem Zahnrad 47'
die Schaltringführung 96 drehfest gelagert. Auf der Schaltringführimg gleitet der
Schaltring 97, in den die Mitnehmerstifte 95 und der Umschalthebel 98 eingreifen.
Je nach Stellung des Umschalthebels 98 greifen die Mitnehmerstifte 95 entweder in
die Bohrungen 94 des Bedienungshebels 1 ein (Motorbedienung) oder in entsprechende
Bohrungen der Schaltringführung 96 (Fernbedienung) und stellen nach der jeweiligen
Seite eine starre Verbindung her.
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Die Nockentromme189 ist für jede Drehrichtung mit einem Umsteuer-
und Anlaßnocken versehen, die je ein Steuerventil betätigen. Die Nocken 93 und 91
sind für die Fahrtrichtung »Voraus« und die Nocken 92 und 90 für die Fahrtrichtung
»Zurück« bestimmt. Die Umsteuernocken 93 und 92 eilen den Anlaßnokken 91 und 90
voraus.
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Die Kurvenscheibe 88 betätigt mit ihrem Nocken das Stopventil 99 in
beiden Drehrichtungen.
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Wie insbesondere aus F i g. 4 hervorgeht, wirkt der Nocken 93 der
Nockentrommel 89 beim Umsteuern der Maschine auf Stellung »Voraus« mit dem Umsteuerventil
102 zusammen.
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Beim Weiterschieben des Bedienungshebels über die Stellung »Umsteuern
voraus« in die Anlaßstellung betätigt der versetzt zum Nocken 93 angeordnete Anlaßnocken
91 das aus der Zeichnung nicht ersichtliche Anlaßventil. Beim Umsteuern in die Stellung
»Zurück« öffnet der Nocken 92 ein nicht dargestelltes Umsteuerventil für die Fahrtrichtung
»Zurück« und der nachfolgende Anlaßnocken 90 das zugehörige Anlaßventil.