DE1451961C - - Google Patents

Description

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Die. Erfindung betrifft eine Anlage zur Regelung sperre, etwa die Steuerfeder der elektrischen Anvon Brennkraftmaschinen, insbesondere Schiffsmoto- triebsaggregate oder die Treibmittelzufuhr der primären, mittels eines Drehzahlreglers mit einem Eingangs- ren Antriebsmaschinen beeinflussen. Bekannt ist auch element für die Drehzahleinstellung, das von einem die Steuerung mit vorgewählter Drehzahl oder vorvon einem Manöverorgan für die Motordrehzahl ge- S gewähltem Blattwinkel durch Vergleich eines Iststeuerten Servomotor angetrieben wird, sowie einem wertes mit dem Sollwert der gleichen Größe, während Ausgangselement, das mit den Einstellorganen des bei der Erfindung der Vergleich zwischen den Ist-Motors für die Liefermenge der Brennstoffpumpen werten zweier verschiedener Größen erfolgt. Darüber verbunden ist. hinaus erfolgt die Antwort des Komparators bei der

Der Servomotor ermöglicht die Fernregelung der io bekannten Anlage in dem Moment, wenn Ist- und

Drehzahl des Motors und damit seiner Leistung, vor Sollwert der gleichen Regelgröße übereinstimmen,

allem von einem eigentlichen Fernbedienungsplatz auf also die Regelabweichung Null wird, während nach

einer Kommandobrücke aus. aber z. B. auch von der Erfindung der Komparator zum Ausschalten des

einem in einer gesonderten Steuerkabine in oder Servomotors anspricht, wenn ein vorgegebener Dif-

außerhalh des Motorraums gelegenen Bedienungs- 15 ferenzwert zwischen den beiden verglichenen Werten

platz. Zur Vereinfachung der Regelung kann das vorhanden ist.

Manöverorgan mit relativ wenigen Stellungen aus- Gemäß einem den Erfindungsgegenstand weiter gebildet sein, z.B. wie ein üblicher Maschinentele- ausbildenden Gedanken kann der im voraus eingraph mit Stellungen für »langsam«, »halbe Kraft« gestellte Differenzwert, der das Anhalten des Ein- und »volle Kraft«. Bei Aufwärtsregelung der Motor- ao gangselements bewirkt, in Abhängigkeit von der drehzahl, z. B. wenn das Schiff beschleunigt wird, ist absoluten Stellung des Eingangselements veränderlich eine schnelle Erhöhung der Drehzahl wünschenswert, sein. Hierbei kann z.B. berücksichtigt werden, daß jedoch in einem den aktuellen Verhältnissen ent- die Drehmomentkurve des Motors, die während des sprechenden Tempo, um einen maximalen Propeller- ersten Teils der Beschleunigung von niedriger Drehdruck zu erreichen und unnötige Überlastung des as zahl relativ hoch über der dem Properlergesetz entMotors zu vermeiden, und es ist dann zweckmäßig, sprechenden Kurve liegt, sich nach und nach dieser daß die Aufwärtsregelung von einer niedrigen Dreh- Kurve nähert, wenn die Drehzahl zunimmt, wobei zahl bis zu der der Stellung des Manöverorgans ent- auch das Intervall zwischen dem Stillstand bzw. sprechenden Drehzahl automatisch mit passender erneutem Start des Eingangselements entsprechenden Geschwindigkeit geschieht, ohne aktives Mitwirken 30 Punkten verringert wird, vom Navigator auf der Brücke zu erfordern. Wenn die Geschwindigkeit des Schiffes niedrig ist,

Diese langsame Aufwärtsregelung könnte an sich kann bei einem relativ großen Wert der Füllung und

durch entsprechend langsame Drehzahl des Servo- damit des indizierten Mitteldrucks des Motors Kavita-

motors erreicht werden, aber da bei gewissen Manö- tion am Propeller auftreten. Hierbei fallt die Be-

vern mit dem Schiff schnelle Änderungen der Dreh- 35 lastung auf dem Propeller und damit das Drehmoment,

zahl notwendig sind, ist diese Lösung nicht praktisch das vom Motor auf den Propeller übertragen werden

anwendbar. soll, und da der Regler versuchen wird, eine kon-

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, zu ge- stante Motordrehzahl aufrechtzuerhalten, wird die

währleisten, daß der Servomotor mit einer passenden Füllung auf einen Wert reduziert, der unter der

hohen Regelgeschwindigkeit ausgeführt werden kann. 4° Propellerkurve liegt. Dieser Betriebszustand kann an-

Gemäß der Erfindung verfährt man zur Lösung dauern, bis der Propeller das Wasser wieder bei einer dieses Problems, ausgehend von der eingangs geschil- höheren Geschwindigkeit des Schiffes erfaßt, und derten Anlage, in der Weise, daß man eine Vorrich- wenn die Drehzahl unter diesen Umständen konstant tung vorsieht, die dauernd einen Vergleich der verbleibt, hat der Motor nur sehr geringen Einfluß Stellungen des Eingangselements und der Einstell- 45 auf das Manövrieren des Schiffes, organe vornimmt und die Bewegung des Eingangs- Mit Hinblick auf Beseitigung unter anderem dieses elements bei Überschreitung eines im voraus ein- Nachteils wird in weiterer Ausbildung des Gegengestellten Differenzwertes zwischen den beiden Standes der Erfindung vorgeschlagen, die Bewegung Stellungen während der Aufwärtsregelung der Motor- des Eingangselements bei einem Differenzwert zu drehzahl zumindest anhält. 50 reversieren, bei dem die Füllung des Motors niedriger

Wenn die Brennstoffeinstellorgane infolgedessen ist als die der Stellung des Eingangselements entwährend der Aufwärtsregelung der Drehzahl im sprechende Füllung nach der Propellerkurve. Verhältnis zum Eingangselement mit dem im voraus Hierdurch wird erreicht, daß die Motordrehzahl eingestellten Betrag »vorausgelaufen« sind, wird die herabgesetzt wird, wenn der Propeller zu kavitieren Bewegung des Eingangselements angehalten, und der 55 beginnt, und eine solche Herabsetzung der Drehzahl Regler wird dann während des Stillstands des Ein- bringt den Arbeitspunkt des Motors näher an die gangselements die Füllung erneut reduzieren, so daß Propellerkurve, so daß das Kavitationsphänomen verdiese und damit das Drehmoment des Motors auf hältnismäßig schnell wieder aufhört, wonach die einen Wert fällt, der erneute Ingangsetzung des Ein- Motordrehzahl erneut erhöht werden kann, gangselements erlaubt. Die Motordrehzahl wird somit 60 Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf einstufenweise bis zu dem auf dem Manöverorgan ein- fache Weise in das Regelsystem des Motors ohne gestellten Wert und ohne Risiko für Überlastung des besondere Eingriffe im System, und ohne Verände-Motors erhöht. rangen der Reglerkonstruktion erforderlich zu

Vorgeschlagen wurde bereits eine Steuerung für machen, eingebaut werden. Die Vorrichtung gibt des-

Verstellpropellerantriebe durch eine Leistungssperre, 63 halb auch auf einfache Weise die Möglichkeit für

die nur im voraus festgelegte Blattsteigungen erlaubt. individuelle Anpassung der Anlage an die Motor-Bei Anwendung auf andere Schiffantriebe sollen die und Schiffsdaten.

Steuerungen, gegebenenfalls auch über ihre Leistungs- Bei passender Gestaltung der bewegungsübertra-

genden Systeme für die genannten beiden Elemente der Vorrichtung kann erreicht· werden, daß zwischen den beiden Elementen praktisch keine relative Bewegung stattfindet, wenn das Aufwärtsregeln der Motordrehzahl so langsam geschieht, daß das Drehmoment des Motors der Propellerkurve bei den jeweiligen Drehzahlen entspricht.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor, welches in der Zeichnung zum Teil schematisch dargestellt ist, in welcher

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Fernregelsystems mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen Schiffsmotor zeigt,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen im System enthaltenen Komparator zum Vergleichen der Stellungen des Eingangselements für die Drehzahleinstellung und der Brennstoffeinstellorgane,

F i g. 3 eine Einzelheit des in F i g. 2 gezeigten Komparators in größerer Darstellung,

F i g. 4 ein Diagramm über zusammengehörende Werte der Motordrehzahl und des indizierten Mitteldrucks und

F i g. 5 ein elektrisches Schaltbild eines Teils der Fernregelanlage.

In F i g. 1 ist ein Motorregler 101 mit einer Eingangswelle 102 zur Einstellung der Motordrehzahl und einer Ausgangswelle 103 gezeigt. Die Reglerspindel, die in bekannter Weise mit der nicht gezeigten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekuppelt ist, ist mit 104 bezeichnet. Die Ausgangswelle 103 ist durch ein sogenanntes Dreiecksystem 105 und eine Stange 106 an einen auf der Brennstoff regelwelle 107 des Motors, d. h. der Welle, die die nicht gezeigte Einspritzmenge der Brennstoffpumpen festlegt, befestigten Arm 108 angeschlossen. Die Ausgangswelle 103 bestimmt hierdurch die Füllung der Motorzylinder in solcher Weise, daß die durch die Einstellung der Eingangswelle 102 gewählte Motordrehzahl aufrechterhalten wird.

Die Eingangswelle 102 kann einerseits von einem am Motorbedienungsplatz angeordneten Manöverorgan 109, andererseits von einem entsprechenden, nicht gezeigten Manöverorgan an einem Fernbedienungsplatz, z. B. auf der Kommandobrücke des Schiffes, eingestellt werden, und das letztgenannte Manöverorgan steuert auf elektrischem Wege einen Servomotor 110, der direkt die Eingangswelle 102 einstellen kann.

Das Manöverorgan 109, das um einen festen Punkt 111 drehbar ist, ist durch ein generell mit 112 bezeichnetes Gestänge, dessen letzte Stange mit 113 bezeichnet ist, mit dem einen Ende eines an der Eingangswelle 102 befestigten Arms 114 verbunden. Die Stange 113 ist zweiteilig, und durch eine Druckfeder 115, die zwischen den beiden Teilen der Stange angeordnet ist, sind diese Teile gegen eine durch einen Anschlag festgelegte Endstellung für die gegenseitige Totgangsbewegung der Teile belastet. Der Servomotor 110 hat eine Ausgangswelle 116, an welcher ein Arm 117 befestigt ist, der durch eine zweiteilige Stange 118 gelenkig mit dem anderen Ende des obengenannten Arms 114 verbunden ist. Die zweiteilige Stange 118 kann nur Druckkräfte vom Arm 117 auf den Arm 114 übertragen, so daß der Servomotor 110 die Eingangswelle 102 nur in Gegenuhrzeigerrichtung, vom rechten Ende der Welle in F i g. 1 gesehen, aber nicht in entgegengesetzter Richtung drehen kann.

Der Arm 117 des Servomotors ist außerdem mit einem auf der Brennstoffregelwelle 107 befestigten Arm 119 mittels einer zweiteiligen Stange 120 verbunden. In Verbindung mit der Stange 120 ist ein Komparator 121 eingebaut, der genauer in der nachfolgenden Besprechung der F i g. 2 beschrieben ist und der dazu eingerichtet ist, ein Signal zu geben, das den Servomotor 110 beeinflußt, wenn die beiden Teile der Stange 120 im Verhältnis zueinander auf Grund

ίο einer UnÜbereinstimmung zwischen den Stellungen der Ausgangswelle 116 des Servomotors 110 und der Brennstoffregelwelle 107 verschoben werden.

Das Manöverorgan 109 am Motorbedienungsplatz ist außerdem durch das Dreiecksystem 105 an die

is Brennstoffregelwelle 107 angeschlossen, indem eine Stange 122, die mit ihrem einen Ende an das Gestänge 112 angeschlossen ist, an ihrem anderen Ende gelenkig mit einer Stange 123 verbunden ist, die wiederum' an ihrem anderen Ende gelenkig mit dem

ao Arm 124 im Dreiecksystem 105 verbunden ist, an welchen die Stange 106 angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt der beiden Stangen 122 und 123 kann sich mittels eines Arms 125 in einem Kreisbogen um einen festen Punkt 126 bewegen. Das Dreiecksystem

as 105 umfaßt außerdem einen zweiarmigen Hebel 127, der an seinem einen Ende gelenkig mit dem Arm 124 verbunden ist und der an seinem anderen Ende gelenkig mit einer Stange 128 verbunden ist, die wiederum an ihrem anderen Ende gelenkig mit einem an der Ausgangswele 103 befestigten Arm 129 verbunden ist.

In F i g. 1 ist der Komparator 121 rein schematisch

in die Stange 120 zwischen der Ausgangswelle 116 des Servomotors und der Brennstoffregelwelle 107 eingebaut gezeigt. In der Praxis kann der Komparator wie in F i g. 2 gezeigt gestaltet sein, indem die beiden Teile der Stange 120 von zwei gegenseitig drehbaren Wellen ersetzt sind, die mit der Ausgangswelle 116 des Servomotors bzw. der Brennstoffregelwelle 107 mechanisch gekuppelt sind.

Die in F i g. 2 gezeigte Komparatorvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1, in welchem eine längsverlaufende Konsole 2 befestigt ist, die eine Anzahl Mikroschalter trägt, und das Gehäuse ist mit einem Deckel 3 geschlossen, der von Schrauben 4 festgehalten wird. Im Gehäuse 1 ist eine durchgehende Welle 5 gelagert, die z. B. mittels einer nicht gezeigten Zahnradübersetzung mit der Welle 116 (F i g. 1) gekuppelt ist. Das linke Ende der Welle 5 ist in einer zu der Welle koaxialen Drehmuffe 6 gelagert, die wiederum im Enddeckel 7

des Gehäuses gelagert ist. An dem herausragenden Ende der Muffe 6 kann ein nicht gezeigter Arm befestigt werden, der durch eine Stange mit dem in F i g. 1 gezeigten Arm 119 auf der Welle 107 verbunden ist.

Da die Welle 5, wie gesagt, mit der Ausgangswelle 116 des Servomotors gekuppelt ist, ist die Stellung der Welle 5 ein Maß für die Stellung der Welle 116 und damit der Eingangswelle 102, die durch die Stange 118 von der Welle 116 angetrieben wird. Entsprechend ist die Stellung der Muffe 6 ein Maß für die Stellung der Brennstoffregelwelle 107. An der Welle 5 ist eine Trommel 8 befestigt, die in der gezeigten Ausführungsform sechs Nocken trägt, von welchen F i g. 2 zwei mit 9 und 10 bezeichnete zeigt, die in gegebenen Stellungen der Welle 5 eine entsprechende Anzahl Mikroschalter 11 und 12, die auf der Konsole 2 angeordnet sind, durch die Aktivierungsrollen 13 bzw. 14 dieser Schalter beeinflussen.

Die genannten Mikroschalter liegen im Steuerkreislauf des Servomotors, der auch das Manöverorgan am Fernbedienungsplatz einschließt, und die fünf Mikroschalter 12 sind dazu eingerichtet, den Servomotor 110 und damit die Eingangswelle 102 jeweils in einer Stellung anzuhalten, die einer vom Manöverorgan verlangten Motorleistung entspricht, z. B. »langsame Fahrt«, »volle Fahrt« usw. Der Schalter 11 kann dazu eingerichtet sein, zu sichern, daß der Motor schnell eine kritische Drehzahl oder einen Drehzahlbereich überschreitet.

Eine Muffe 15 ist undrehbar, aber axial verschiebbar mit der Welle 5 verbunden, und in der Muffe 5 sind zwei radial verlaufende, diametral gegenüberstehende Zapfen 16 befestigt, die jeweils eine Rolle 17 tragen. Eine zwischen der Muffe 15 und der Trommel 8 angeordnete- Schraubendruckfeder 18 hält die Rollen 17 gegen eine an der Endfläche der Muffe 6 ausgebildete Steuerkurve 19. Wie in F i g. 3 ersichtlich, weist die Steuerkurve 19 einen nach einer Schraubenfläche verlaufenden Abschnitt 19 a und einen in gleicher Steigungsrichtung verlaufenden, entsprechenden Abschnitt diametral zu dem gezeigten auf. Solange die Welle 5 und die Muffe 6 in ihrer Drehung zusammenbleiben, d. h. die Eingangswelle ■ 102 des Reglers und die Brennstoffregelwelle 107 des Motors gleich verlaufen, steht die mit der Welle 5 rotierende Muffe 15 axial still, aber bei UnÜbereinstimmung zwischen der Drehung der Welle 5 und der Muffe 6 wird die Muffe 15 axial in der einen oder der anderen Richtung verschoben.

An der Muffe 15 ist ein Steuerring 20 befestigt, der eine in gleicher Richtung wie die Steuerkurve 19 gekehrte axiale ..Steuerfläche 21 aufweist. Auf einer Konsole 22 ist ein doppelter Kipphebel 23, der aus zwei gegenseitig einstellbaren Teilen bestehen kann, drehbar um eine auf der Welle 5 winkelrechte Welle 24 gelagert, und der Kipphebel 23 trägt einen Stift 25, der unter Beeinflussung einer auf dem Kipphebel 23 wirkenden Zugfeder 26 gegen die Steuerfläche 21 anliegt. Bei einer axialen Verschiebung der Muffe 15 aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung wird der Steuerstift 25 entsprechend verschoben und er wird dabei den Kipphebel 23 um die Welle 24 drehen, und durch seine Drehung beeinflußt der Kipphebel 23 die eine oder die andere der beiden Aktivierungsrollen 27 und 28 für zwei auf der Konsole 2 angeordnete Mikroschalter 29 bzw. 30t Der Schalter 29 enthält einen oder zwei Kontaktsätze, die den Stromkreis zum Servomotor 110 öffnen bzw. schließen, während der Schalter 30 unter Beeinflussung' vom Kipphebel 23 die Drehrichtung des Servomotors reversiert.

Die Komparatorelemente sind so gestaltet und der Komparator ist so an die Ausgangswelle 116 des Servomotors und die Brennstoffregelwelle 107 ge-. kuppelt, daß die Muffe 15 in Fig. 2 nach links verschoben wird, wenn die Drehung der Reglerwelle 107 der Drehung der Eingangswelle 102 des Reglers 101 vorausläuft, und wenn der Unterschied zwischen der Drehung der beiden Wellen eine gewisse Größe erreicht hat, wird der Schalter 29 zum Anhalten des Servomotors 110 beeinflußt. Hierbei wird die Eingangswelle 102 angehalten, und der Regler 101 wird in der folgenden Periode, wenn die Eingangswelle stillsteht, die Motorfüllung der eingestellten Geschwindigkeit anpassen, d.h., daß sich, die Reglerwelle 107 und damit die Muffe 6 ein Stück rückwärts bewegen, wobei die Muffe 15 erneut nach rechts verschoben wird. Wenn diese Verschiebung einen solchen Wert angenommen hat, daß der Kipphebel 23 den Schalter 29 zum Schließen des Stroms zum Servomotor 110 beeinflußt, setzt sich die Drehung der Eingangswelle in Richtung zunehmender Drehzahl fort.

Wenn die Muffe 15 und damit der Steuerring 20 weiter nach rechts verschoben werden, was bedeutet, daß die Brennstoffregelwelle eine Füllung eingestellt hat, die unter der der Propellerkurve entsprechenden

ίο bei der gegebenen Motordrehzahl liegt, wird der Mikroschalter 30 beeinflußt, der den Servomotor durch einen im folgenden näher beschriebenen Steuerkreislauf reversiert, wobei die Reglereingangswelle rückwärts zu niedriger Drehzahl bewegt wird.

Die axiale Steuerfläche 21 des Steuerrings hat, wie in F i g. 3 gezeigt, krumme Form, indem sie, wie gezeigt, aus zwei ebenen Abschnitten bestehen kann, die mit einem dazwischenliegenden schrägen Abschnitt, der eben oder gegebenenfalls schrauben- flächenförmig sein kann, verbunden sind. Diese Form der Fläche 21 bewirkt, daß die Muffe 15 in verschiedenen Winkelstellungen der Welle 5 die Schalter 29 und 30 durch einen axialen Ausschlag, der von der Winkelstellung der Welle abhängt, beeinflußt. Die

as größte zulässige »Abweichung« der Reglerwelle 107 im Verhältnis zu der Eingangswelle 102 wird hierdurch von der absoluten Stellung der letztgenannten Welle, die die Stellung der Welle 5 bestimmt, abhängig, und dieser Umstand kann in der Weise ausgenutzt werden, daß man bei niedriger Drehzahl und Motorbelastung eine größere Abweichung der Reglerwelle 107 zuläßt als bei höheren Drehzahlen, wo die Drehmomentkurve des Motors und damit auch die Momentwerte, die Stillstand bzw. erneutem Start der Eingangswelle 102 entsprechen, sich allmählich der vom Propellergesetz bestimmten Momentkurve nähern, jedoch ohne dieselbe zu erreichen.

Der Komparator kann, wie gezeigt, auch einen Schalter 46 enthalten, der durch eine zugehörige Aktivierungsrolle 47 von einem auf der Muffe 6 befestigten Nocken 48 gesteuert wird und der beeinflußt wird, wenn die Reglerwelle 107 in der Nullstellung steht. Außer den gezeigten Schaltern kann der Komparator gegebenenfalls auch mit anderen im Steuerkreislauf, des Servomotors enthaltenden Schaltern und Kontakten zusammengebaut werden.

Der hier beschriebene Komparator läßt sich auf einfache Weise in ein gesamtes Fernregelsystem einpassen und erfordert keinen Eingriff in das übrige System oder den Regler, so daß er gegebenenfalls als Ergänzung für ein vorhandenes Regelsystem geliefert werden kann. Bei passender Gestaltung der beiden Steuerkurven, die die gegenseitige Verschiebung der beiden Muffen 6 und 15 bestimmen, und der Kurve 21 am Steuerring 20 kann jedes gewünschte Programm für Stillstand, Start und Reversieren des Servomotors hergestellt werden, und die Verwendung gesonderter auswechselbarer Steuerringe oder Segmente macht es | besonders leicht, ein solches Programm zu ändern.

Die oben beschriebenen Betriebsbedingungen des Motors, die in gegenseitig variierenden Stellungen der Welle 5 und der Muffe 6 resultieren, sind in F i g. 4 veranschaulicht, die einen Ausschnitt der sogenannten Propellerkurve P mit der Motordrehzahl η als Abszisse und dem indizierten Mitteldruck p₍ als Ordinate zeigt. F i g. 4 zeigt ferner zwei Kurven A und B, die über der Propellerkurve P liegen, und eine Kurve C, die unter dieser liegt.

Bei normaler Aufwärtsregelung der Motordrehzahl wird das notwendige Drehmoment und damit der indizierte Mitteldruck des Motors, unter anderem auf Grund der Beschleunigung des Schiffes, über der Propellerkurve liegen, und der in F i g. 2 gezeigte Komparator ist so eingerichtet, daß die Füllung und damit der indizierte Mitteldruck, für einen gegebenen Wert der Drehzahl mit einer senkrechten gestrichelten Linie markiert, bis zu dem auf der Linien liegenden Punkt« steigen kann, bis der Schalter29 den Strom ' zum Servomotor unterbricht und dabei die Drehung S der Eingangswelle 102 gegen zunehmende Drehzahl anhält. Bei im großen und ganzen gesehen unveränderter Drehzahl wird die .Füllung danach auf den auf der Kurve B liegenden Punkt b fallen, und bei der entsprechenden Stellung der Muffe 6 im Verhältnis zur Welle 5 (F i g. 2) schließt der Schalter 29 wieder den Strom zum Servomotor, wonach die Aufwärtsregelung der Drehzahl fortsetzt. Bei der Aufwärtsregelung der Drehzahl wird die Leistung des Motors deshalb stufenweise erhöht, so daß der Arbeitspunkt zwischen den beiden Kurven Λ und B liegt.

Wenn der vom Motor angetriebene Propeller beginnt zu kavitieren, wird der Regler die Brennstoffmenge herabsetzen, wodurch der Arbeitspunkt auf den Punkt c auf der Kurve C in Fi g. 4 verschoben wird. Dies bedeutet, daß die eingestellte Füllung wesentlich unter dem der Propellerkurve entsprechenden Wert liegt, und entsprechend wird die Muffe 6 in Fig. 2 im Verhältnis zu der Welle 5 so gedreht sein, daß der Schalter 30 beeinflußt worden ist. Beim Schließen der Kontakte des Schalters 30 (s. Fig. 5) wird der Strom an eine Relaisspule D geschlossen, deren zugehörige Kontakte mit d_x ..... d_t bezeichnet sind. Der Relaiskontakt d_K stellt die Verbindung zwischen einer Stromzuleitung 31 und einer Leitung 32 her, die durch nicht gezeigte Relais den Servomotor reversieren, d. h., daß die Eingangswelle 102 des Reglers 101 in Richtung abnehmender Motordrehzahl angetrieben wird. Wenn die Motordrehzahl dabei herabgesetzt wird, geschieht eine Reduktion der relativen Geschwindigkeit des Propellers im Verhältnis zum Wasser, wobei die Kavitation allmählich aufhören wird, und der Arbeitspunkt des Motors bewegt sich gleichzeitig vom Punkte aufwärts, so daß er wieder näher an die Propellerkurve gelangt.

Wenn der Kontaktsatz des Schalters 30 schließt, wird ferner ein Impuls an ein Zeitrelais F abgegeben, das z. B. ein elektronischer Verzögerungskreislauf sein kann, und nach Ablauf der Periode des Zeitrelais F wird ein kurzer Impuls zur Aktivierung einer Relaisspule £ abgegeben, deren zugehörige Kontakte mit e,.,. e_s bezeichnet sind. Die Aktivierung der - Spule E bewirkt, daß der Kontakt e_t die Verbindung zwischen dem Schalter 30 und der Spule D unterbricht. Aber dieser Spule wird weiterhin Strom durch ihren Haltekontakt d. zugeführt, der bei der Aktivierung der Spule geschlossen wurde. Die Relaisspule D fällt erst, wenn ein anderes Zeitrelais G, das beim Schließen des zur Spüle D gehörenden Kontakts d₂ aktiviert wurde, nach Ablauf der Periode dieses Zeitrelais den zugehörigen Kontakt gj öffnet, der mit dem Haltekontakt iij der Relaisspule in Serie liegt. ; ;

Wenn die Relaisspule E erst aktiviert ist, verbleibt sie in dieser Stellung, solange die Spule D aktiviert ist, indem sie einen Haltekontakt e₂ in Serie mit einem Kontaktd₃ hat. ' ·.■■■·■-■

In dem Augenblick, wenn die Relaisspule £ aktiviert wird, unterbricht der mit dem Kontakt d_t in Serie liegende Kontakte e₃ die Stromzufuhr zur Leitung 32, und der Servomotor bringt deshalb seine abwärts gehende Bewegung zum Stillstand, sobald die Relaisspule E zieht, d. h., daß das Zeitrelais F die Dauer der Rückwärtsdrehung des Servomotors. 110 und damit die erreichte Reduktion der eingestellten Motordrehzahl bestimmt. Erneutes Anlassen des

ίο Servomotors in entgegengesetzter Drehrichtung, d. h. entsprechende Erhöhung der Motordrehzahl, ist erst möglich, wenn die Relaisspule D stromlos wird, indem ihr Kontakt d_t dann Verbindung zwischen der Zuleitung 31 und einer Leitung 33 herstellt, welche durch Relais usw. die Drehung des Servomotors in Richtung zunehmender Motordrehzahl steuert. Da das Zeitrelais G dafür sorgt, den Strom zu der Relaisspule D zu unterbrechen, ist es somit dieses Relais, das durch seine Einstellung bestimmt, wann die Auf-

ao wärtsregelung des Motors nach Unterbrechung auf Grund Kavitation am Propeller fortgesetzt werden kann.

Unter gewissen Umständen kann es vorkommen, daß der Arbeitspunkt des Motors unter der Propeller-

»5 kurveP liegt (s. Fig.4) und gegebenenfalls sogar unter der Kurve C, ohne daß am Propeller Kavitation auftritt. Unter solchen Umständen kann es wünschenswert sein, die normale Aufwärtsregelung der Motordrehzahl zu ermöglichen, ungeachtet dessen, daß der Arbeitspunkt längere Zeit unter der Kurve C liegt. Dies ist bei dem in Fig.S gezeigten Diagramm von Kontakt e_t ermöglicht, der sichert, daß die Relaisspule £ gezogen bleibt, solange die Kontakte des Schalters 30 geschlossen sind, was, wie gesagt, gerade dadurch bedingt ist, daß der Arbeitspunkt auf oder unter der Kurve C liegt. Wenn die Relaisspule £ gezogen ist, ist der zugehörige Kontakt e_z in der Leitung 32 geöffnet, und der Servomotor kann deshalb bei Beeinflussung der betreffenden Manöverorgane dazu

veranlaßt werden, die Reglereingangswelle in Richtung zunehmender Motordrehzahl zu drehen. . . ■

Die beiden im Steuersystem enthaltenen Zeitrelais F und G können zweckmäßig mit einstellbarer Periode ausgebildet werden, und im allgemeinen wird es vorteilhaft sein, eine solche Periode zu wählen, daß die in F i g. 4 gezeigte Kurve C einer Füllung entspricht, die etwa 10% unter der der Propellerkurve P entsprechenden Füllung liegt. Die in Fig. 3 gezeigte Ausbildung der Steuerfläche 21 mit zwei ebenen Abschnitten und einem dazwischenliegenden, schrägen oder gekrümmten Abschnitt kann dazu beitragen, eine gewünschte Proportionalität zwischen den einem gegebenen Wert der Drehzahl entsprechenden Mitteldrücken der Kurven A, B, C und P innerhalb eines größeren Drehzahlintervalls zu erreichen.

Wie früher erwähnt, kann das nicht gezeigte Manöverorgan für die Motordrehzahl am Fernbedienungsplatz von einem üblichen .Brückentelegraphen gebildet werden, wenn dieser auf passende Weise

6o,modifiziert wird. Da ein solches Manöverorgan nur eine begrenzte Anzahl fester Stellungen hat, wird es zweckmäßig mit zwei Druckknöpfen ergänzt, die durch passende Relais usw. den Servomotor 110 zur Aufwärts- bzw. Abwärtsregelung der Drehzahl inner-

halb der von den festen Stellungen des Manöverorgans festgelegten Intervalle beeinflussen kann. Es ist ferner zweckmäßig, den Steuerkreislauf des Servomotors auf. solche Weise auszuführen, daß der Motor

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bei Fernbedienung nicht auf eine niedrigere Drehzahl als der Stellung »langsame Fahrt« entsprechend eingestellt werden kann. Es kann auch zweckentsprechend sein, den Steuerkreislauf mit einer Zeitsteuereinrichtung oder einer temperaturgesteuerten Einrichtung zu versehen, die im höchsten Regelbereich, z. B. ab 90% der maximalen Drehzahl, entsprechend etwa 70% maximale Leistung, eine passend langsame Erhöhung der Drehzahl sichert, selbst wenn das Manöverorgan am Fernbedienungsplatz auf »volle Kraft« eingestellt ist.

Wenn auch der Komparator hier wie eine elektromechanische Komponente gezeigt ist, kann der für die Erfindung eigentümliche Vergleich der Motorregelwelle mit dem Reglerdrehzahlelement auch von z. B. pneumatischen oder hydraulischen Komponenten ausgeführt werden. Die Erfindung kann auch bei Motoren Anwendung finden, wo die Einspritzmenge der Brennstoffpumpen mittels einer axial verschiebbaren Stange geregelt wird, die die Liefermengen der ao einzelnen Brennstoffpumpen einstellt. Die Erfindung ist auch nicht auf die Anwendung eines elektrischen Servomotors als Zwischenglied zwischen dem Manöverorgan für die Regelung der Drehzahl und dem Motorregler begrenzt. as

Claims (16)

·. Patentansprüche: ,

1. Anlage zur Regelung von Brennkraftmaschinen, insbesondere-Schiffsmotoren, mittels eines Drehzahlreglers mit einem Eingangselement für die Drehzahleinstellung, das von einem von einem Manöverorgan für die Motordrehzahl gesteuerten Servomotor, angetrieben wird, sowie einem Ausgangselemeht, das mit den Einstellorganen des Motors für die Liefermenge der Brennstoffpumpen verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die dauernd einen Vergleich der Stellungen des Eingängselements und der Einstellorgane vornimmt und die Bewegung des Eingangselements bei Überschreitung eines im voraus eingestellten Differenzwertes zwischen den beiden Stellungen während der Aüfwärtsregelung der Motordrehzahl zumindest anhält.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Eingangselements nach Stillstand infolge einer Überschreitung des Differenzwertes erst wieder.begonnen wird, wenn der Differenz auf einen anderen, niederen Wert gefallen ist. .

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im voraus eingestellte Differenzwert, der den Stillstand des Eingangselements bewirkt, in Abhängigkeit von der abso-

"■■' luten Stellung des Eingangselements veränderlieh ist. .

4. Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Eingangselements durch Anhalten des Servomotors angehalten wird.

5. Anlage nach Anspruch 1 bei einem Schiffsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Eingangszahlelements bei einem Differenzwert reversiert wird, bei dem die Füllung des Motors niedriger ist als die der Stellung des Eingangselements entsprechende Füllung gemäß der Propellerkurve.

6. Anlage nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß das Reversieren bei einem Wert der eingestellten Füllung ausgeführt wird, die bei allen Stellungen des Eingangselements einen im wesentlichen konstanten Prozentsatz, vorzugsweise etwa 90%, der der Propellerkurve entsprechenden Füllung beträgt.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Eingangselements nach Ablauf einer im voraus festgelegten, vorzugsweise einstellbaren Periode angehalten wird.

8. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einerseits zwei drehbare und koaxiale Elemente umfaßt, die mechanisch mit dem Eingangselement bzw. den Einstellorganen verbunden sind, indem das eine der beiden Elemente im Verhältnis zu dem anderen axial verschiebbar ist, wobei die Elemente gegenseitig mittels einer Schrauben- und Mutterverbindung gekuppelt sind, andererseits ein mit einer axialen Steuerfläche auf dem axial verschiebbaren Element zusammenwirkendes Beeinflussungsorgan für mindestens einen Schalter im Steuerkreislauf des Servomotors.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegungsübertragenden Systeme für die beiden genannten Elemente in der Vorrichtung so gestaltet sind, daß zwischen den Bewegungen des drehzahlabhängigen und dem füllungsabhängigen Element annähernde Proportionalität herrscht, wenn das Motordrehmoment der Propellerkurve folgt. · "

10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Element eine rundlaufende axiale Steuerfläche aufweist und daß zwei im Steuerkreislauf des Servomotors enthaltene Schalter, auf je ihrer Seite des als drehbarer Arm gestalteten Beeinflussungsorgans, das von einer Feder gegen die Steuerfläche gehalten wird, angeordnet sind.

' 11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schalter.ein kombinierter Aus- und Eirischalter ist und daß der. andere Schalter zum Reversieren des Servomotors eingerichtet ist.

12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Zeitrelais, das dazu eingerichtet ist, bei dem vom Schalter hervorgerufenen Reversieren des Servomotors aktiviert zu werden und nach Ablauf seiner eingestellten Periode den Servomotor anzuhalten.

13. Anlage nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein zweites Zeitrelais, das dazu eingerichtet ist, bei dem vom Schalter hervorgerufenen Reversieren des Servomotors aktiviert zu werden und nach Ablauf seiner eingestellten Periode die Drehrichtung des Servomotors zu ändern.

14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zeitrelais in Serie mit dem Ausschalter einen Haltekontakt hat. ,

15. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Steuerfläche gekrümmt ist.

16. Anlage.nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Steuerfläche auf einer separaten, mit dem axial verschiebbaren Element löslich verbundenen Komponente ausgebildet ist.