DE2130208C3 - Schiffsruderanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiffsruderanlage, bei der das Ruder von einem hydraulischen Antriebsmotor angetrieben ist, der wahlweise von zwei oder mehreren voneinander unabhängigen, paralfelgeschalteten Pumpenkreisläufen beaufschlagbar ist, und bei der die zugehörigen Hydraulikpumpen mit Abstand vom Antriebsmotor angeordnet und je durch zwei mit Absperrventilen versehenen Steuerleitungen mit diesem verbunden sind.

Bei einer bekannten Schiffsruderanlage dieser Art (Z. »Hansa«, 1969, Seite 1344 und 1345) besteht die Gefahr, daß an der von der Pumpe zum Antriebsmotor führenden Einspeisungsleitung eine Undichtheit auftritt.

Durch eine solche Undichtheit oder gar durch einen Bruch einer solchen Leitung wird in der Regel der Antriebsmotor bei der Festhaltung des Ruders gehindert. Bis zur Entdeckung der Undichtheit und zu deren Beseitigung, beispielsweise durch die Betätigung eines normalen Sperrventils, vergeht in der Regel ein relativ langer Zeitraum, in dem das in seiner Steuerung gehinderte Schiff gefährdet ist. Wegen der Parallelschaltung kann eine solche Undichtheit auch auf den anderen Pumpenkreis einwirken, wodurch die Steuerung ebenfalls erschwert wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ruderanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die gegen einen Bruch bzw. eine Undichtheit der Steuerleitungen zum Antriebsmotor gesichert ist und bei der einer möglichen Druckerhöhung in der Auslaßleitung des Antriebsmotors entgegengewirkt wird.

Insbesondere beim Zurückschwenken des Ruders aus einer äußeren Ruderstellung in die Neutrallage können Kräfte, die auf das Ruder einwirken, zu einem Drehmoment im Antriebsmotor führen, der die gleiche Richtung hat wie die Drehbewegung. Dabei kann eine Druckerhöhung in der Auslaßleitung des Antriebsmotors entstehen.

Gelöst wird die Erfindungsaufgabe an einer Ruderanlage mit den Kennzeichen des Anspruchs 1.

Das direkte Ansetzen eines zusätzlichen Absperrventils am Antriebsmotor, an dem die beiden Steuerleitungen eines Pumpenkreislaufs anschließen, führt bei entsprechender erfindungsgemäßer Konzeption dieses Ventiles zu einem sofortigen Absperren der Einspeisungsleitung zum Antriebsmotor, wenn in der vorgeschalteten Leitung ein Bruch oder eine Undichtheit auftritt. Bei unerwünschter Druckerhöhung auf der Auslaßseite wird durch eine Drosselung im Einspeisungskanal entsprechend entgegengewirkt.

Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein zusätzliches Absperrventil mit den Merkmalen

des Anspruchs 2 und 3 anzusehen. Mit dem sich gegenüberliegend angeordneten Ventilkörpern in den beiden voneinander unabhängigen Durchlaßkanälen, dem dazwischen angeordneten von den Drücken in beiden Kanälen beaufschlagten Steuericolben und den Hilfsventilen in den Ventilkörpern wird eine konstruktiv einfache Absperrventilkonstruktion erreicht, die in sicherer Weise die Erfindungsaufgabe löst

Die Erfindung und die Funktionsweise werden anhand ein«» abgebildeten Ausführungsbeispiels im folgenden näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 in prinzipieller Schemadarstellung eine gesamte Ruderanlage mit einem hydraulischen Antriebs- bzw. Rudermotor,

Fig.2 die Ansicht eines zusätzlichen am Motor angeflanschten Absperrventils und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein solches Absperrventil nach F i g. 2.

Zur Beaufschlagung des in F i g. 1 Jargestellten Ruder- bzw. Antriebsmotors 11 mit einem Flügelrotor dienen zwei Pumpensätze 12, 13, die jeweils mit Absperrventilen 14 und 15 ausgerüstet sind, die den Ein- und Auslaß vom Arbeitsmedium zum Motor 11 über zwei Leitungen 16 und 17 steuern. Die Steuerleitungen .16 und 17 eines Pumpensatzes führen zu zwei entgegengesetzten Kammern des Motors. Der andere Pumpensatz ist jeweils in entsprechender Weise parallel geschaltet mit denselben Kammern verbunden.

Diese Pumpensätze können gemeinsam oder einzeln angetrieben sein. Von entscheidender Bedeutung ist dabei, daß jeweils ein Pumpensatz einen Ersatz für den anderen darstellt Die Pumpen können mit je einem Ölvorrat ausgestattet oder mit einem gemeinsamen Öltank 18 verbunden sein, der bis zu einer gewissen Höhe mit einer Trennwand versehen ist. Wenn der Ölstand zur Trennwand absinkt, entstehen zwei getrennte Kammern, von denen jeweils eine einem Pumpensatz zugeordnet ist

Normalerweise führt eine Undichtheit in einer Steuerleitung zwischen einer der Pumpen 12 oder 13 und dem Motor 11 zu einem Ölverlust, wobei sich das Ruder ungesteuert frei bewegen kann. Um diesen Mangel zu beiseitigen, sind selbsttätige Absperrventile 19 direkt mit einem Flansch 20 am Motorgehäuse angeordnet. Diese zusätzlichen Absperrventile sichern die Steuermöglichkeit des Motors bei Leitungsbruch oder entsprechender Undichtheit. Es wird verhindert, daß das Ruder hei einer solchen Störung frei beweglich wird. Dabei besteht jedoch immer die Möglichkeit der normalen Ruderbetätigung über den zweiten Pumpensatz.

Im Gehäuse eines zusätzlichen Absperrventils 19 sind spiegelsymmetrisch zwei Durchlaßkanäle 21/.-21Sbzw. 21C-21D für das Antriebsmedium vorgesehen. In diesen beiden Kanälen ist jeweils ein Sitz für die auf einer gemeinsamen Achse liegenden axial verschiebbaren Ventilkörper 22Λ und 22ß vorgesehen. Jeder dieser Ventilkörper ist dabei in einer der Bohrungen 23 im Gehäuse aufgenommen. Ein Teilabschnitt 21Λ bzw. 21C der Durchlaßkanäle mündet in die jeweilige Bohrung 23 und bildet dabei einen rinp^for: ν en Ventilsitz 24. Die Kanalabschnitte 21B bzw. 21D führen seitlich aus den jeweiligen Bohrungen 23 neben diesem Ventilsitz 24 heraus.

Die Bohrungen 23 sind nach außen mit je einem Deckel 25 verschlossen, der auf dem Gehäuse aufgeschraubt ist Zwischen den jeweiligen Deckeln 25 und dem Ventilkörper ist eine Kammer 25A gebildet In dieser Kammer stützt sich eine Schraubenfeder 26 ab, die den Ventilkörper gegen seinen Ventilsitz drückt

Zwischen der Schraubenfeder 26 und dem Ventilkörper ist ein in ihm verschiebbar geführter Hilfsventilkörper 27 angeordnet, der von der Feder schließend gegen eine Bohrung 28 im Ende des tassenförmigen Ventilkörpers 22Λ bzw. 22fl gedrückt wird. Aus der Kammer 25/4 führen eine Bohrung 29A durch den Hilfsventilkörper 27 und eine Bohrung 29 seitlich durch den Ventilkörper

ίο 22Λ bzw. 22ßin die seitlich verlaufenden Kanalteile 2\B bzw. 2\D. Der Durchströmquerschnitt der Bohrung 28 ist dabei wesentlich größer als der der Bohrung 29 im Ventükörper. Die Bohrung 29 dient bei offenem Hilfsventil und geschlossenem Ventil zur Drosselung

is der Strömung.

In der Zwischenwand 30 des Gehäuses zwischen den beiden Durchlaßkanälen ist ein Steuerkolben 31 auf der Achse der Ventilkörper 22/4,22B bzw. der entsprechenden Bohrungen 23 angeordnet Dieser Kolben hat an jedem Ende einen axialen Vorsprung oder ein Druckstück 32, welches in die Bohrung 28 in den jeweiligen Ventilkörpein 22Λ bzw. 22B hineinragt In der neutralen Lage stehen diese Druckstücke 32 mit einem geringen Abstand vor entsprechenden axialer Stößeln 33 an den Dichtflächen der Hilfsventilkörper 27. Bei Verschiebung des Steuerkolbens 31 öffnet das Druckstück i2 zunächst das Hilfsventil durch Verschieben des Hilfsventilkörpers 27. Bei weiterer Bewegung schließt das Druckstock 32 die Bohrung 28 und drückt gegen den Ventilkörper 22/4 bzw. 22ß. Während dieser Verschiebung wird die Feder 26 gespannt.

Von den Bohrungen 28 des jeweiligen Ventilkörpers 22A bzw. 22S zweigen Kanäle 34 ab, die in der Schließlage des Steuerkolbens 31 offen bleiben. Die

J5 Öffnungen 29 und 29A bilden eine Verbindung zwischen dem seitlich auslaufenden Kanalteil 21B bzw. 21D und der Kammer 25 hinter dem jeweiligen Ventilkörper.
Eine solche Absperrventil 19 arbeitet wie folgt:
In der Ruhelage (Neutrallage) befindet sien der

■»ο Steuerkolben 31 in einer mittleren Lage. Die Ventilkörper 22A 22B sowie die jeweiligen Hilfsventilkörper 27 liegen dabei schließend an ihren jeweiligen Ventilsitzen an. In dieser Lage befinden sich die Enden bzw. die Druckstücke 32 des Steuerkolbens 31 mit geringen Abstand vor den jeweiligen Stößeln 33 der Hilfsventilkörper 27.

Wenn einem der Kanäle, beispielsweise dem Kanal 21/4 über die zugehörige Einspeisungsleitung 17 Arbeitsmedium zugeführt wird, d. h., wenn der Druck in diesem Kanalteil ansteigt, wird der zugehörige Ventilkörper 22A gegen die Feder 26 geöffnet. Gleichzeitig wird der Steuerkolben 31 auf Grund des Druckes gegen den anderen Ventilkörper gedrückt und öffnet damit den Ventilkörper auf der Auslaßseite. Beim Antrieb des Motors 11 sind also beide Hauptventile offen, ebenfalls das Hilfsventil auf der drucklosen Seite, während das Hilfsventil auf der Druckseite (Einspeisungsseite) geschlossen bleibt.

Wenn das Ruder in einer bestimmten Lage gesperrt

bo werden soll, wird die Zufuhr von Arbeitsmedium durch die Leitung 17, beispielsweise über das Ventil 14, gesperrt. Der Ventilkörper 22Λ wird dann durch die Schraubenfeder 26 in die Schließiage gedrückt. Wenn sich der auf die Stirnseite des Steuerkolbens 31 im Kanal 21/4 wirkende Druck dem Druck auf die andere Stirnseite im anderen Kanal nähert, wird auch der Ventilkörper 22B von der zugehörigen Schraubenfeder 26 in die Schließlage gedrückt, wobei der Steuerkolben

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in die Ruhelage gelangt.

Der gleiche Vorgang findet bei Druckabsenkung im Kanalteil 2t bei Bruch oder Undichtheit in der Leitung 17 statt. In beiden Fällen kann das Ruder entweder in einer bestimmten Lage gehalten oder über den zweiten Pumpensatz 13 betätigt werden.

Beim Zurückschwenken des Ruders in die Neutrallage können Kräfte auf das Ruder wirken, die zu einem Drehmoment im Antriebsmotor führen, welches die gleiche Richtung wie die Drehbewegung hat. Dadurch kann eine Druckerhöhung in der Auslaßleitung des Motors 11 entstehen. Bei dieser Strömungsrichtung wird in diesem Falle der Druck im Kanalteil 21D größer als im Kanalteil 21B. Bei Zufuhr von Arbeitsmedium durch die Leitung 17 und dem Kanalteil 21Λ würde das entsprechende Ventil geöffnet und der Steuerkolben 31 würde gegen den Hilfsventilkörper 27 im Ventilkörper gedrückt Der Druck im Kanalleil 21D ist aber in diesem Falle so hoch, daß die auf den Ventilkörper 22ß einwirkende Kraft größer als die vom Arbeitsmedium auf den Steuerkolben 21 ausgeübte Kraft ist. Beim dargestellten Ventil wird der Hilfsventilkörper 27 auf einer kleineren Fläche beaufschlagt als der Steuerkolben 31. Das Verhältnis zwischen den beaufschlagten Flächen des Steuerkolbens und des Hilfsventilkörpers kann beispielsweise 4:1 betragen. Es kann somit in diesem Falle der Steuerkolben 31 mit einem Viertel des Druckes im Kanalteil 2\A in der Leitung 17 das Hilfsventil im Ventilkörper 22ß öffnen. Bei geöffnetem Hilfsventil wird der Druck in der Federkammer 25/4 soweit reduziert, daß der Ventilkörper 22ß durch den Steuerkolben 31 geöffnet werden kann. Die Ventillagen sind dann wie oben beschrieben.

Falls der Druck in der Auslaßleitung des Motors aufrechterhalten wird, beispielsweise wegen besonderer Strömungsverhältnisse, und der Druck im Kanalteil 21C und in der Leitung 16 auf den Druck der Leitung 17 ansteigt, werden der Steuerkolben 31 wegen des Druckausgleiches in die Neutrallage und das Hilfsventil und das Hauptventil im Kanal 21C in die Schließlage verschoben. Es kommt dadurch zu einer Drosselung im Hauptventil oder im Hilfsventil zwischen den beiden Kanalteilen 21D und 21C, wodurch einer Druckerhöhung in der Auslaßleitung 16 entgegengewirkt wird. Dadurch wird ebenfalls eine unerwünschte Druckerhöhung auf der Saugseite der Pumpe verhindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schiffsruderanlage, bei der das Ruder von einem hydraulischen Antriebsmotor angetrieben ist, der wahlweise von zwei oder mehreren voneinander unabhängigen, parallelgeschalteten Pumpenkreisläufen beaufschlagbar ist, und bei der die zugehörigen Hydraulikpumpen mit Abstand vom Antriebsmotor angeordnet und je durch zwei mit Absperrventilen versehenen Steuerleitungen mit diesem verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Pumpenkreislauf (12_S 14; 13, 15) zusätzlich direkt vor dem Antriebsmotor (11) ein selbsttätiges, über die Drücke in den beiden zugehörigen Steuerleitungen (16, 17) gesteuertes Absperrventil (19) vorgesehen ist, welches den Zufluß des Arbeitsmediums zum ,Antriebsmotor absperrt, wenn der Einspeisungsdruck gegenüber dem Druck auf der Motorauslaßseite abnimmt, und den Durchfluß des Arbeitsmediums drosselt, wenn der Druck auf der Auslaßseite gegenüber dem Druck auf der Einspeisungsseite ansteigt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen, am Antriebsmotor angeflanschten Absperrventile (19) zwei getrennte als Einlaß- bzw. Auslaßkanal dienende Durchflußkanäle (21/4, 21 ß, 21C, 21 D) aufweisen, und in jedem Kanal ein gegen eine Feder (26) arbeitender Ventilkörper (22A, 22B) vorgesehen ist, wobei bei ansteigendem Druck in der zugehörigen Einspeisungsleitung der Ventilkörper {22A) den entsprechenden Durchflußkanal und damit den Mediumdurchgang zum Antriebsmotor (11) öffnet, und zwischen den beiden gegensinnig verschiebbaren Ventilkörpern (22/4, 22B) ein von den Drücken in den beiden Steuerleitungen beaufschlagter Steuerkolben (31) vorgesehen ist, welcher bei Druckunterschied zwischen den beiden Kanälen aus seiner neutralen Lage bewegt wird und den Ventilkörper (22/4 oder 22B)\m Kanal mit dem niedrigeren Druck öffnet.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (2M, 22ß; und der Steuerkolben (31) des zusätzlichen Ventiles (19) auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, und daß jeder Ventilkörper (22/4, 22B) mit einem Hilfsventil ausgestattet ist, dessen Ventilkörper (27) ebenfalls von einer Feder (26) od. dgl. gegen einen Ventilsitz im Ventilkörper (22Λ, 22ß,l gedrückt ist zum Absperren einer im Ventilkörper (22Λ, 22B) des Hauptventils (19) vorgesehener. Durchflußöffnung (29) mit einem kleineren Querschnitt als der zugehörige Durchflußkanal (21 Λ, 21B bzw. 21C, 2tD), wobei der Ventiikörper (;27) des Hilfsventil über den Steuerkolben (31) entgegen dem Druck der Feder (26) in dem ihn aufnehmenden Ventilkörper (22/4,22S; verschiebbar ist.

4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der VentilKörper (27) des Hilfsventil koaxial im Ventilkörper (22Λ, 22B) des Absperrventils (19) angeordnet ist, und daß beide Ventilkörper in gleicher Richtung gegen die gemeinsame Druckfeder (26) arbeiten, die sie gegen ihren entsprechenden Ventilsitz drückt.

5. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilkörper (27) des Hilfsventil ein vorspringender Teil (33), beispielsweise ein Stößel, vorgesehen ist, gegen den zur Öffnung des Ventilskörpers (22/4, 22B) des Hauptventüs der Steuerkolben (31) arbeitet.

6. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Druck beaufschlagte Oberfläche %ies Ventilkörpers (27) des Hilfsventils kleiner ist als die entsprechende druckbeaufschlagte Fläche des Steuerkolbens (31).

7. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagte Fläche des Ventilkörpers (22A, 225; des Hauptventils (19) größer ist als die entsprechende druckbeaufschlagte Fläche des Steuerkolbens (31).