DE2406718A1

DE2406718A1 - Dampfverhol- oder schleppwinde mit einer vorrichtung zur automatischen zugkraftregelung

Info

Publication number: DE2406718A1
Application number: DE19742406718
Authority: DE
Inventors: Anton Broehl; Hans Dipl Ing Thaeter
Original assignee: Broehl Maschf GmbH
Current assignee: Broehl Maschf GmbH
Priority date: 1974-02-13
Filing date: 1974-02-13
Publication date: 1975-08-21
Also published as: NO750440L; US4037823A

Description

Maschinenfabrik Bröhl GmbH
5k7k Bröhl-Lützing
Koblenzer Str. k2

P_a_t_e_n_t_a_n_m_e_l_d_u._n_g

Dampfverhol- oder Schleppwinde mit einer Vorrichtung zur automatischen Zugkraftregelung

Die Erfindung betrifft eine Dampfverhol- oder Schleppwinde mit einer Vorrichtung zur automatischen Zugkraftregelung, die einen Druckregler in der Zudampfleitung der Dampfwinde umfaßt.

Große Seeschiffe, insbesondere aber Tanker, werden mit Festmachertrossen an ihrem Liegeplatz vertäut, die an Bord auf den Trommeln von Verholwinden befestigt sind.

-Z-

50983A/0120

Da die Trossen infolge von Schiffsbewegungen gegenüber den Pollern an Land, wie sie durch Änderung des Beladungszustandes, unter dem Einfluß der Tide, in Schleusen und durch Schwell auftreten, bis zum Bruch belastet werden können, müssen an den Dampfwinden geeignete Überlast sicherungen vorgesehen werden. Es ist aber auch erwünscht, daß die Trossen bei Entlastung wieder selbsttätig stramm gezogen werden.

Jede normale Dampfwinde ist dazu geeignet, eine Trosse automatisch unter Spannung zu halten, d.h. die Trosse ohne Bedienung des Wechselschiebers bei abnehmender Zugkraft einzuholen und bei zunehmender Zugkraft auszustecken. Der ¥echselschieber wird zu diesem Zweck auf "Hieven" gestellt, wobei die Winde stoppt, wenn der Trossenzug einen Wert erreicht hat, der dem Dampfdruck in den Zylindern der Dampfwinde gerade das Gleichgewicht hält und damit der vollen Nennzugkraft entspricht.

Bei einem weiteren Ansteigen der Zugkraft bleibt die Winde zunächst gestoppt, bis bei etwa doppeltem Zug (200 ^o der Nennzugkraft) die inneren Widerstände in Dampfmaschine und Getriebe überwunden sind und die Winde entgegen dem Dampfdruck rückwärts durchgezogen wird. Die Trosse wird nunmehr gefiert, obgleich der Wechselschieber der Dampfmaschine auf "Hieven" eingestellt ist.

Fällt die Zugkraft wieder, dann stoppt die Winde zunächst und beginnt erst wieder zu hieven, wenn die Reibungsverluste überwunden sind und der Trossenzug unter den Nennwert gesunken ist.

Es ist erwünscht, daß die von Hand gesteuerte Dampfwinde im Verholbetrieb die volle Nennzugkraft leistet, daß diese aber beim vertäuten Schiff während des automatischen Fie-

509834/012Q

rens nicht oder nur wenig überschritten wird, um Winde und Trosse zu schonen. Um diese Betriebsverhältnisse zu verwirklichen, hat man sich in den vergangenen Jahren zweier verschiedener Ausführungen bedient:

Wird eine geringe Änderung der Zugkraft zwischen Einholen und Ausstecken der Trosse gefordert, dann muß der Trossenzug möglichst dort gemessen werden, wo er an der Dampfwinde angreift, also an der Trommel; dadurch wird der Einfluß des Windenwirkungsgrades ausgeschaltet. Es gibt geeignete Lastwaagen, die den Meßwert auf das Steuerorgan, also bei Dampfwinden auf den Wechselschieber, übertragen und dadurch die Dampfmaschine auf konstante Zugkraft steuern (DT - AS 1 231 4OO). Mit dieser hochwertigen Automatik wurden zahlreiche Verholwinden ausgerüstet. Da die an der Trommel angeordnete Lastwaage aber für große Drehmomente und Kräfte ausgelegt sein muß, ist sie sehr aufwendig. Außerdem sind zusätzliche Elemente erforderlich, um den Impuls der Lastwaage unter Vermeidung von Pendelerscheinungen auf den Wechselschieber zu übertragen.

Wenn hauptsächlich der höchste Zug beim Abziehen der Trosse von der Trommel begrenzt werden soll, es aber genügt, das Wiedereinholen mit wesentlich geringerer Kraft auszuführen, dann eignet sich hierfür eine andere bekannte Ausführung (DT - PS 1 237 75*01 die einfacher ist und auch in der Praxis verwendet wird. In diesem Falle wird bei Automatikbetrieb ein Druckregler am Abdampfstutzen der Dampfwinde tätig, der den Gegendruck in den Zylindern so weit staut, daß der an den Kolben wirksame Differenzdruck etwa die Hälfte des für die Nennzugkraft erforderlichen Druckes beträgtο Das Einholen der Trosse erfolgt also mit halber Zugkraft, das Abziehen aber etwa mit der Nennzugkraft,

509834/0120

für die die Dampfwinde bei Handsteuerung ausgelegt ist. Diese Arbeitsweise des Reglers wird dadurch erreicht, daß ein vom Zudampf beaufschlagter Stellkolben den Ventilkegel am Abdampfdurchlaß auf seinen Sitz drückt; da der Ventilkegel die doppelte Fläche des Stellkolbens hat, bleibt der Durchlaß geschlossen, solange der Gegendruck in der Maschine unter dem halben Zudampfdruck liegt, wird aber geöffnet, wenn er darüber ansteigt. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß sich im Automatikbetrieb der Differenzdruck und damit die Zugkraft ändert, wenn der Zudampfdruck schwankt. Eine Einstellung auf verschiedene Zugkräfte ist nicht möglich, da die Konstruktion des Druckreglers auf ein festes Verhältnis von Zudampfdruck zu Gegendruck abgestellt ist.

Es ist weiterhin bekannt (DT - PS 1 12h 652), in die Zudampfleitung der Winde einen Druckregler einzubauen, der beliebig einstellbare Drücke in der Dampfmaschine konstant hält. Um zu verhindern, daß in Stopposition oder beim Abziehen von Trosse der Druck über den gewünschten Wert ansteigt, was durch nicht vermeidbare Undichtigkeiten im Regler und durch Kompression beim Rückwärtsdrehen der Dampfmaschine hervorgerufen werden kann, ist ein Überströmventil vorgesehen, damit Dampf zur Abdampfleitung abblasen kann. Bei dieser Anordnung macht jedoch die Einstellung von Druckregler und Überströmventil auf nur wenig voneinander abweichende Ansprechpunkte Schwierigkeiten; es kann dabei durchaus der Zustand eintreten, daß Dampf zur Abdampfleitung abströmt, wenn es gar nicht erwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Dampfverhol- und Schleppwinden vorhandenen Schwierigkeiten zu vermeiden und die Vorrichtung zur automatischen Zugkraftregelung so auszubilden, daß ein fehler-

509834/0120

■'/

haftes Ansprechen der Vorrichtung unter gleichzeitiger Vermeidung von Abdampfverlusten mit Sicherheit verhindert wird.

Diese Aufgabe findet ihre Lösung nach der Erfindung dadurch, daß der Druckregler einen Kolbenschieber aufweist, dessen Schieberstellung durch den Arbeitsdruck in der Dampfwinde steuerbar ist. Es ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß das Regeln des Zudampfdruckes und das Überströmen von Dampf zur Abdampfleitung durch dieselbe Vorrichtung bewirkt und damit zwangsläufig voneinander abhängig gemacht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Druckregler einen beidseitig beaufschlagbaren, als Differenzdruckkolben ausgebildeten Kolbenschieber aufweisen, dessen vom Zudampfdruck beaufschlagte Kolbenfläche einen kleineren Querschnitt aufweist als die vom Arbeitsdruck in der ¥inde beaufschlagte gegenüberliegende Kolbenfläche. ¥ählt man die Kolbenflächen des Kolbenschiebers in einem Querschnittsverhältnis von etwa 1 : 2, so wird erreicht, daß der Zudampfdurchgang zu dem Wechselschieber der Dampfwinde voll geöffnet ist, wenn der Zudampfdruck im Bordnetz mehr als doppelt so hoch wie der Arbeitsdruck in der Dampfwinde ist. Andererseits wird der Durchgang zum ¥echselschieber der Dampfwinde voll abgesperrt, wenn der Zudampfdruck unter dem doppelten ¥ert liegt. Der Kolbenschieber des Druckreglers wird sich in eine Lage einstellen, bei der gerade immer so viel Zudampf freigegeben wird, daß der Arbeitsdruck auf die Hälfte des Zudampfdruckes reduziert ist.

Der Druckregler weist vorteilhafterweise einen Durchlaß zur Abdampfleitung auf, der die Dampfwinde in der Absperrstellung des Kolbenschiebers mit der Abdampfleitung verbindet. Ferner können Dampfdrosseln in die Steuerleitung des Druckreglers eingebaut sein.

509834/0120 " ⁶ "

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Kolbenschieber des Druckreglers einerseits vom Arbeitsdruck der Dampfwinde, andererseits aber nicht vom Zudampfdruck aus dem Netz, sondern entgegen dem Arbeitsdruck der Dampfwinde durch eine Feder belastet sein. Man erreicht dadurch eine von Druckschwankungen im Bordnetz unabhängige Regelung auf konstanten Arbeitsdruck, der außerdem durch Veränderung der Federspannung stufenlos in beliebiger Höhe eingestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die federseitige Kolbenfläche des Kolbenschiebers über eine Leitung mit dem Druck in der Abdampfleitung der Winde beaufschlagt ist, der in der Praxis auch schwanken kann. Es wird dadurch der für die Zugkraft der Winde maßgebende Differenzdruck in den Zylindern der Dampfmaschine auf einen konstanten Wert geregelt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es weiterhin möglich, statt eines gesonderten Druckreglers den an der Dampfwinde ohnehin vorhandenen Wechselschieber als Kolbenschieber zum Regeln des Dampfdruckes in der Weise nutzbar zu machen, daß der Wechselschieber der Dampfwinde durch einen gegen die Kraft einer Feder arbeitenden Reglerkolben verstellbar ist, der auf einer der Feder gegenüberliegenden Kolbenfläche mit dem Arbeitsdruck der Dampfwinde beaufschlagbar ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen. Es zeigen

Fig. 1 eine Dampfverholwinde mit einer als Vorschaltgerät ausgebildeten Vorrichtung zur automatischen Zugkraftregelung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte zweite Ausführungsform,

50983 4/0120

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform

Fig. 4 eine vereinfachte Ausführung von Fig. 3 und

Fig. 5 eine Weiterbildung von Fig. 3·

Fig. 1 zeigt schematisch eine Dampfwinde 1 mit einem zugehörigen ¥echselschieber 2, der über eine Spindel 3 und einen Hebel 4 mittels Handrad 5 betätigt werden kann. Für den automatischen Verholbetrieb wird der Wechselschieber 2, wie in Fig. 1 gezeigt, durch Verstellen des Hebels 4 mittels des Handrades 5 voll auf Hieven gestellt. Der Zudampf strömt allerdings nicht direkt durch die Zudampfleitung 6 aus dem Eordnetz zum Wechselschieber 2, sondern über einen vorgeschalteten Druckregler 7·,

Der Druckregler 7 enthält einen Kolbenschieber 8, der einerseits über eine Leitung 6a vom Zudampfdruck aus dem Bordnetz, andererseits vom Arbeitsdruck in der Dampfwinde 1 beaufschlagt wird. Wählt man die Kolbenflächen 8a, 8b des Kolbenschiebers unterschiedlich, beispielsweise im Verhältnis 1:2, dann wird erreicht, daß der Zudampfdurchgang von der Zudampfleitung zum Wechselschieber 2 voll geöffnet ist, wenn der Druck im Bordnetz mehr als das Doppelte des Arbeitsdruckes in der Dampfwinde 1 beträgt. Andererseits wird der Durchgang zum Wechselschieber 2 voll abgesperrt, wenn der Zudampfdruck unter dem doppelten Wert liegt. Der Kolbenschieber 8 des Druckreglers 7 wird sich in eine Lage einstellen, in der immer gerade so viel Zudampf freigegeben wird, daß der Arbeitsdruck in der Dampfwinde 1 auf die Hälfte des Zudampfdruckes reduziert ist.

Da beim Stillstand der Dampfwinde 1, bei dem diese keinen Dampfverbrauch hat, trotz abgesperrter Zudampfleitung 6 infolge Undichtigkeiten am Kolbenschieber 8 doch Dampf in die Zylinder der Dampfwinde 1 gelangen kann, würde der

509834/0120

Dampfdruck dort allmählich ansteigen, wenn nicht die gleiche Dampfmenge ebenfalls durch Undichtigkeiten weiterströmt oder an den Zylinder- und Leitungswandungen kondensiert. Außerdem wäre es möglich, daß bei voll abgesperrtem Zudampf und Rückwärtsdrehen der Dampfwinde unter der Einwirkung steigenden Trossenzuges der Kompressionsdruck in den Zylindern der Dampfwinde zu hoch ansteigt. Dieser unerwünschte Zustand läßt sich vermeiden, wenn der Kolbenschieber 8 nach Bewegung in seine Absperrstellung einen Durchlaß 9 zur Abdampfleitung 10 freigeben kann, der die Dampfwinde 1 mit der Abdampfleitung 10 verbindet. Eine zusätzliche, ständig offene Verbindung 9a zur Abdampfleitung 10 verhindert einen Druckaufbau in dem abgeschlossenen Teil des Druckreglers 7 durch Undichtigkeit des Kolbenschiebers 8.

Es ist zu empfehlen, Drosseln in die Steuerleitungen für den Druckregler 7 einzubauen, da insbesondere wegen des pulsierenden Dampfstromes zur Dampfwinde 1 mit Schwingungen im Druckregler 7 zu rechnen ist. Durch Umschalten der Steuerleitung von der Dampfwinde 1 auf die Abdampfleitung 10 mittels eines in der Steuerleitung 11 vorgesehenen Dreiwegehahnes 12 kann der Druckregler 7 außer Betrieb gesetzt werden, weil der Kolbenschieber 8 dann immer in die Endstellung gedrückt bleibt, in der der Weg für den Zudampf voll freigegeben ist. Die Dampfwinde 1 kann dann mit dem Wechselschieber 2 von Hand gefahren werden.

In Fig. 2 ist eine verbesserte Ausführungsform des vorgeschalteten Druckreglers 7 dargestellt. Im Prinzip ist die Funktion des Druckreglers 7 ähnlich wie in Fig. 1, nur wird der Kolbenschieber 8 lediglich an einer Kolbenfläche 8b vom Arbeitsdruck der Dampfwinde 1 beaufschlagt, an der anderen Kolbenfläche aber nicht vom Zudampfdruck aus dem Bordnetz, sondern durch eine Feder 13 belastet. Es wird hierdurch eine von Druckschwankungen im Bordnetz unabhängige Regelung der Vorrichtung auf konstanten Arbeitsdruck erreicht, der außerdem

509834/0120

durch. Veränderung der Federspannung der Feder 13 stufenlos in beliebiger Höhe eingestellt werden kann. Ferner ist es möglich, die federseitige Kolbenfläche 8c des Kolbenschiebers über eine Verbindung 9a mit dem Druck der Abdampfleitung 10 zu beaufschlagen, der in der Praxis auch schwanken kann. Es wird dadurch der für die Zugkraft der Dampfwinde 1 maßgebende Differenzdruck in den Zylindern der Dampfmaschine auf einen konstanten ¥ert geregelt.

Nach Fig. 3 der Zeichnung wird der Wechselschieber 2 der Dampfwinde 1 nicht in voll geöffneter Stellung arretiert, sondern als Kolbenschieber 8 zum Regeln des Dampfdruckes in der Dampfwinde 1 verwendet. Zu diesem Zweck kann er über einen Differentialhebel 4a nicht nur von Hand, sondern auch durch einen gegen eine Feder 13 arbeitenden Reglerkolben 14 verstellt werden. Der automatische Arbeitsvorgang wird dadurch eingeleitet, daß man zunächst den Wechselschieber 2 mittels der durch Handrad 5 betätigten Spindel 3 auf volle Öffnung einstellt. Der Öffnungsquerschnitt wird dann durch den Reglerkolben 14 wieder so weit reduziert, bis der Arbeitsdruck in der Dampfwinde 1 der durch die Feder 13 im Regler eingestellten Kraft das Gleichgewicht hält. Sollte bei Stillstand der Dampfwinde 1, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 dargelegt, ein unerwünschter Druckanstieg eintreten, dann kann der Wechselschieber 2 sogar so weit verstellt werden, daß der Zudampf- und der Abdampfanschluß zu den Zylindern der Dampfwinde 1 vertauscht werden.

Auch hier wird der wirksame Differenzdruck konstant gehalten, Schwingungen des Reglerkolbens 14 können durch Drosseln in der Steuerleitung 11 verhindert und die Arbeitsweise des Reglers kann ausgesetzt werden, wenn ein Dreiwegehahn 12 die Steuerleitung 11 mit der Abdampfleitung 10 verbindet. Die federseitige Kolbenfläche des Reglerkolbens ~\k ist über eine Verbindung 9a stets mit dem Druck in der Abdampfleitung 10 der Dampfwinde beaufschlagt.

509 834/0120 -10-

Fig. k stellt eine vereinfachte Ausführung von Fig. 3 dar, bei der der Reglerkolben 14 nicht über einen Differentialhebel an dem Kolbenschieber 8 des Wechselschiebers 2 von Fig. 3 angreift, sondern mit dem Kolbenschieber 8 auf einer gemeinsamen Kolbenstange 16 angeordnet ist, die an ihrem von dem Reglerkolben 14 entfernt liegenden Ende durch die Feder 13 gegen die Verstelleinrichtung für den Wechselschieber 2 federnd abgesützt ist. Diese Vorrichtung arbeitet im übrigen ebenso wie die Vorrichtung nach Fig. 3·

In Fig. 5 ist die Ausführung gemäß Fig. 3 unter Zwischenschaltung eines als Dampfservogerät ausgebildeten Kraftverstärkers 17 für die Betätigung des Wechselschiebers 2 dargestellt. Der Reglerkolben 14, der hier ebenfalls entgegen dem Arbeitsdruck in der Dampfwinde 1 durch eine Feder 13 belastet ist, wirkt hier nicht unmittelbar über den Differentialhebel ka. auf den Kolbenschieber 8 des Wechselschiebers 2, sondern über einen weiteren Differentialhebel kh und das Dampfservogerät, die dem Wechselschieber 2 vorgelagert sind. Der Differentialhebel 4b ist an der Kolbenstange 18 des Umsteuerzylinders 19 des Dampfservogerates wippenartig gelagert und an seinem nach unten gerichteten Ende mit der Kolbenstange 20 des Verstärkerkolbens 21 des Dampfservogerates gelenkig verbunden. An der Funktion der Vorrichtung ändert sich dadurch gegenüber der Ausführungsform von Fig. 3 nichts, nur können der Reglerkolben 14 und die Feder I3 des Reglers I5 für geringere Kräfte ausgelegt werden.

Patentansprüche

509834/0120

Claims

Patentansprüche

1. JDampfverhol- oder Schleppwinde mit einer Vorrichtung zur

V ^ automatischen Zugkraftregelung, die einen Druckregler in

der Zudampfleitung der Dampfwinde umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler einen Kolbenschieber (8) aufweist, dessen Schieberstellung durch den Arbeitsdruck in der Dampfwinde (1) steuerbar ist.

2. Dampfwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (7) einen beidseitig beaufschlagbaren, als Differenzdruckkolben ausgebildeten Kolbenschieber (8) aufweist, dessen vom Zudampfdruck beaufschlagte Kolbenfläche (8a) einen kleineren Querschnitt aufweist als die vom Arbeitsdruck in der Dampfwinde (1) beaufschlagte gegenüberliegende Kolbenfläche (8b).

3. Dampfwinde nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenflächen (8a, 8b) des Kolbenschiebers (8) ein Querschnittsverhältnis von etwa 1 : 2 haben.

k. Dampfwinde nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Durckregler (7) einen Durchlaß (9)zur Abdampfleitung (1O) aufweist, der die Dampfwinde (i) in der Absperrstellung des Kolbenschiebers (8) mit der Abdampfleitung (1O) verbindet.

5. Dampfwinde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis k_f dadurch gekennzeichnet, daß Dampfdrosseln in die Steuerleitung (11) des Druckreglers (7) eingebaut sind.

6. Dampfwinde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen in der Steuerleitung (11) zwi-

509834/0120 - 12 -

sehen Dampfwinde (1) und Druckregler (7) angeordneten
Dreiwegehahn (12), der mit einem Abgang mit der Abdampfleitung (1O) verbunden ist.

7· Dampfwinde nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (8) des Druckreglers (7) entgegen
dem Arbeitsdruck der Dampfwinde (i) durch eine Feder (13) belastet ist.

8. Dampfwinde nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die federseitige Kolbenfläche des Kolbenschiebers (8)
über eine Verbindung (9a·) mit dem Druck in der Abdampfleitung (1O) der Dampfwinde (1) beaufschlagt ist.

9. Dampfwinde mit ¥echselschieber, der einen Kolbenschieber aufweist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (8) des Wechselschiebers (2) durch einen gegen die Kraft einer Feder (13)
arbeitenden Reglerkolben (14)· verstellbar ist, der auf
einer der Feder (13) gegenüberliegenden Kolbenfläche (i4a) mit dem Arbeitsdruck der Dampfwinde (i) beaufschlagbar ist.

10. Dampfwinde nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet, daß der Reglerkolben (1^) mit dem Kolbenschieber (8) auf einer gemeinsamen Kolbenstange (16) angeordnet ist, die an ihrem von dem Reglerkolben (i4) entfernt liegenden Ende gegen eine Verstelleinrichtung für den Wechselschieber (2)
federnd abgestützt ist.

11. Dampfwinde nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reglerkolben (14) und dem Kolbenschieber (8) des Wechselschiebers (2) ein als Dampfservogerät ausgebildeter Kraftverstärker (17) angeordnet ist.

509834/0120