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Vorrichtung an hydraulischen Schiffruderanlagen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung an hydraulischen
Schiffruderanlagen, wo das Ruder von einem hydraulischen Motor betätigt wird, der
wahlweise von zwei oder mehreren getrennten Pumpen und Steuerkreisen getrieben wird
und wo die jeweiligen Pumpen dem Rudermotor bei Antrieb über eine Speiseleitung
mit Treibmedium versorgen Bei bekannten Schiffruderanlagen dieser Art besteht immer
eine gewisse Gefahr, dass in einer der Speiseleitungen des Rudermotors Undichtheiten
entstehen. Bis eine Undichtheit entdeckt und wieder abgedichtet wird, beispielsweise
durch Betätigung eines normalen Sperrventils, wird der Motor in der Festhaltung
des Ruders gehindert. Wegen der Parallellschaltung kann die Undichtheit auch auf
den anderen Pumpenkreis einwirken und die Steuerung hindern.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer Ruderanlage,
die so gegen Leitungsbruch gesichert ist, dass der Rudermotor ungestört bleibt und
dass die Steuerung durch den vollständigen Pumpenkreis aufrecht erhalten wird.
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Gemäss der Erfindung kann dies dadurch erreicht werden, dass die
Einlass- und Auslassdffnungen des Steuermotors für jeden Pumpenkreis direkt mit
einem selbsttätigen Absperrventil verbunden sind, das dazu eingerichtet ist, bei
Druck abnahme in der Einlassleitung den Durchfluss von Treibmedium abzusperren und
bei Druckerhöhung in der Auslassleitung den Durchfluss von Arbeitsmedium zu drosseln.
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Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der beigefügten Zeichnung
naher erläutert. Es zeigen dabei Fig. 1 schematisch
eine hydraulische
Schiffruderanlage, Fig. 2 eine Ansicht von oben an die Anschlllsse einer Pumpe mit
einem Absperrventil gemäss der Erfindung, und Fig. 3 ein Horizontalsehnitt durch
ein selbsttätiges Absperrventil, das bei einer Vorrichtung gemäss der Erfindung
eingesetzt werden kann.
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Fig. 1 zeigt eine Ruderanlage mit einem hydraulischen Rudermotor
11 mit FlUgelrotor. Zum Antrieb dieses Motors sind zwei Pumpensätze 12 und 13 angeordnet.
Jeder Pumpensatz ist mit einem Ventil, 14 bzw. 15, ausgestattet, das die Ein- und
Auslass von Treibmedium zum Rudermotor 11 aber zwei leitungen, 16 bzw. 17, steuert.
Die leitungen 16 und 17 des einen Pumpensatzes fUhren an zwei entgegengesetzte Kammern
des Ruder motors. Der andere Pumpensatz ist in entsprechender Weise mit denselben
Kammern verbunden. Die beiden Pumpensätze sind somit parallell geschaltet.
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Die Pumpensätze können gleichzeitig oder einzelnen getrieben werden.
Es ist dabei wesentlich, dass ein Pumpensatz einen Ersatz fUr den anderen darstellt.
Die Pumpen können mit je einem Olvorrat ausgestattet oder mit einem gemeinsamen
Oltank 18 verbunden sein, der bis zu einer gewissen Höhe mit einer Trennwand versehen
ist. Wenn der Olstand zur Trennwand absinkt, entstehen zwei getrennte Kammern, fttr
jeden Pumpen satz eine.
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Normalerweise führt eine Undichtheit in einer Verbindungsleitung
zwischen einer der Pumpen 12 und 13 und dem Rudermotor 11 zum Olverlust, wodurch
sich das Ruder frei bewegen kann. Bei der erfindungsgemässen Ruderlage ist ein selbsttätiges
Sperrventil 19 direkt am Motorhaus an einem flansch 20 angebracht.
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Durch diese Massnahme wird die Ruderanlage gegen Verlust
der
Steuermbglichkeit wegen Deitungsbruch gesichert. Erstens wird das Ruder durch die
Störung nicht frei beweglich.
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Zweitens besteht noch die Möglichkeit einer normalen Ruderbetätigung
durch den zweiten Pumpensatz.
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In Fig. 3 ist in einer Schnittzeichnung eine vorteilhafte Gestaltung
eines Absperrventils gezeight, das zur ausfahrung der Erfindung benutzt werden kann.
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Das Ventil umfasst ein Ventilgehäuse 19, beispielsweise aus Gusseisen,
mit zwei zymmetrisch angeordneten Durchlasskanäle, 21A - 21B bzw. 210 - 21D. Die
beiden Kanäle bilden je einen Sitz für einen axial verschiebbaren Ventilkörper 22A
bzw. 22B. Jeder Ventilkdrper ist in einer Bohrung 23 im Gehäuse aufgenommen, wobei
die beiden Bohrungen 23 koaxial verlaufen. Ein Teil, 21A bzw. 21C, der Durchlasskanäle
mündet im inneren Ende der jeweiligen Bohrung 23 aus, wobei ein ringförmiger Ventilsitz
24 gebildet wird, während die Kanalteile 21B bzw. 21D seitlich aus den jeweiligen
Bohrungen 23 neben diesem Ventilsitz 24 ausgeflihrt sind.
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Die Bohrungen 25 sind nach aussen mit je einem Deckel 25 abgeschlossen,
der auf dem Gehäuse aufgeschraubt ist. Zwischen den jeweiligen Deckeln 25 und dem
Ventilkörper befindet sich eine Kammer 25As In dieser Kammer ist eine Schraubenfeder
26 eingesetzt, die den Ventilkörper gegen den Ventilsitz druckt.
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Zwischen der Schraubenfeder 26 und dem Ventilkörper ist jeweils ein
Hilfsventilkörper 26 angeordnet, der in dem Ventilkbrper 22A bzw. 22B axial verschiebbar
geführt ist und der schliessend gegen eine Offnung 28 im Ende des tassenfbrmigen
Ventilkörpers 22A bzw. 22B gedruckt wird. Aus der Kammer 25 führen eine Offnung
29A durch den Hilfsventilkörper 27 und eine Offnung 29 seitlich durch den Ventilkörper
22A bzw. 22B in die jeweiligen
seitlich auslaufenden Kanalteile
21B bzw. 21D. Der Durchströmungsquerschnitt der Offnung 28 ist wesentlich grösser
als der der Offnung 29 im Ventilkörper. Die letztere wird bei offenem Hilfsventil
und geschlossenem Ventil die Strömung drosseln.
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In der Zwischenwand 30 des Gehäuses zwischen den beiden Durchlasskanälen
ist ein Steuerstempel 31 in einer Bohrung koaxial zu den Bohrungen 23 eingesetzt.
Dieser Steuerstempel hat an jedem Ende einen axialen Vorsprung oder ein Druckorgan
32, das in die Offnung 28 in den jeweiligen Ventilkörpem 22A bzw. 22B hineinragt,
wo es einem entsprechenden axialen Vorsprung 33 aus der Dichtfläche des Hilfsventilkörper
27 gegenübersteht. Bei Verschiebung des Steuerstempels 31 8ffnet das Druckorgan
52 unächst das Hilfsventil durch Betätigung des Hilfsventilkörpers 27. Bei weiterer
Bewegung schliesst das Druckorgan 32 die Offnung 28 und druckt gegen den Ventilkörper
22A bzw. 22B. Während dieser Verschiebung wird die Feder 26 gespannt.
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Die Oeffnungen 28 des jeweiligen Ventilkorpers 22A bzw.
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22B sind mit Verzweigungen 34 ausgefahrt, die in der Schliesslage
des Steuerstempels 31 offen bleiben. Wie bereits genannt, sind ferner Offnungen
19 und 29A vorgesehen, die eine Verbindung zwischen dem seitlich auslaufenden Kanalteil
21B bzw. 21D und der Hinterseite des jeweiligen Ventilkörpers darstellen.
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Die Arbeitsweise dieses Ventils wird aus der folgenden ErlSuterung
hervorgehen: In der Ruhelage befindet sich der Steuerstempel in einer zentralen
Iage,und die Ventilkörper 22A-und 22B sowie die jeweiligen Hilfsventilk8rper 27
liegen an den jeweiligen Ventilsitzen schliessend an. In dieser lege
befinden
sich die Enden oder Druckorgane 32 des Steuerstempels mit kleinem Spiel nah an den
jeweils gegenüberliegenden Teilen 33 der Hilfsventilkörper.
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Wenn einer der Kanäle, beispielsweise Kanal 21A, Arbeitsmedium aus
der Leitung 17 zugeführt wird, wird der zugehörige Ventilkörper 22A gegen die Spannung
der Feder gedruckt. Gleichzeitig wird der Steuerstempel 31 gegen das andere Ventil
gedruckt und öffnet somit dieses, wie bereits beschrieben. In dieser Weise wird
eine Auslassöffnung für Treibmedium von der drucklosen Seite des Motors in die leitung
16 errichtet.
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Bei Antrieb sind also beide Hauptventile offen, ebenfalls das Hilfsventil
auf der drucklosen Seite, während das Hilfsventil auf der Druckseite geschlossen
verbleibt.
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Wenn das Ruder in einer bestimmten Lage gesperrt werden soll, wird
der Zufuhr von Treibmedium durch die leitung 17 beispielsweise mit dem Ventil 14
gesperrt. Der Ventilkörper 22A wird dann durch die Schraubenfeder 26 in die Schliesslage
gedruckt. Wenn sich der auf der Endfläche des Steuerstempels 31 im Kanalteil 21A
wirkende Oldruck dem Druck der entgegengesetzten Endfläche im Kanalteil 21A nähert,
wird auch der Ventilkörper 22B von der angehörenden Schraubenfeder in die Schliesslage
gedrückt, während der Steuerstempel in die Ruhelage geführt wird. Der gleiche Vorgang
findet bei Drucksenkung im Kanalteil 21A bei Bruch der leitung 17 statt. In beiden
Fällen kann das Ruder entweder in einer bestimmten Lage gehalten oder durch den
zweiten Pumpensatz 13 betätigt werden.
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Wenn das Ruder von einem grossen Ausschwingwinkel in die Neutrallage
geschwenkt werden soll, können die irgftei die auf dem Ruder wirken, zu einem Drehmoment
im Rudermotor führen, der die gleiche Richtung hat, wie die Drehbewegung.
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Es kann dadurch eine Druckerhöhung im Auslassleitung des Rudermotors
11 entstehen. Mit der oben gewählten StrdmungsrichtunJ wird in diesem Fall der Druck
im Kanalteil 21D grösser als im Kanalteil 21B. Bei Zufuhr von Treibmedium durch
die leitung 17 und den Kanalteil 21A wurde das entsprechende Ventil geöffnet und
der Steuerstempel 31 gegen den Hilfsventilkörper 27 im Ventilkörper gedruckt.
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Der Druck im Kanalteil 21D ist aber in diesem Ball so hoch, dass
die auf dem Ventilkrper 22B dadurch einwirkende Kraft grösser als die vom Treibmedium
auf den Steuerstempel ausgeübte Kraft ist. Beim dargestellten Ventil wird aber der
Hilfsventilkörper 27 notwendigerweise auf einer kleineren Fläche beaufschlagt als
der Steuerstempel 31. Das Verhältnis zwischen den beaufschlagten Flächen des Steuerstempels
und des Hilfsventilkörpers kann beispielsweise 4:1 betragen.
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Es kann somit in diesem Fall der Steuerstempel 31 mit einem Viertel
des Druckes im Kanalteil 21D in der Leitung 17 das Hilfsventil im Ventilkörper 22B
öffnen, Bei geöffnetem llilfsventil wird der Druck in der Federkammer 25A so weit
reduziert, dass der Ventilkörper 22B durch den Steuerstempel 31 geöffnet werden
kann. Die Ventillagen sind dann wie oben beschrieben.
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Falls der Druck in der Auslassleitung des Rudermotors aufrecht erhalten
wird, beispielsweise wegen besonderen Strömungsverhältnissen,und der Druck im Kanalteil
21C und in der leitung 16 an den Druck der leitung 17 ansteigt, wird der Steuerstempel
31 wegen dem Druckausgleich in die Neutrallage und werden das Hilfsventil und das
Hauptventil 21C in die Schliesslage geführt. Es wird dadurch zu einer Drosselung
im Hauptventil oder im Hilfsventil zwischen den beiden Kanal-
-teilen
21D und 21C kommen, was eine Druckerhöhung in der auslassleitung 16 entgegenwirkt.
Dadurch wird ebenfalls eine unerwünschte Druckerhöhung auf der Saugseite der Pumpe
verhindert.