DE2728515A1

DE2728515A1 - Pneumatische kupplungssteuerung fuer schiffsantriebe

Info

Publication number: DE2728515A1
Application number: DE19772728515
Authority: DE
Inventors: John M Phinney
Original assignee: Falk Corp
Current assignee: Rexnord Industries LLC
Priority date: 1976-08-19
Filing date: 1977-06-23
Publication date: 1978-02-23
Also published as: NO143094C; US4113077A; NO143094B; CH616490A5; SE7708749L; BR7705048A; CA1053094A; GB1562647A; NO772703L; FR2362047A1; BE857073A; JPS5326094A; US4072221A; FR2362047B1; DE2728515C2

Description

1 BERLIN 33 IMONCHEN ■·

P«t.-Anw. Dr. Ing. Riitchke Dr. RUSCHKE it PARTNER Ptrt.-Anw.Dlpl.-lng.

8&1EÜSS¹·*· PATENTANWÄLTE """^""^o,*

T.i.fon: ο»/;*»g BERLIN - MÖNCHEN Τ·Μο«:0β/_|,_ηΜ

T.l^r-.-HAdr.».: ^Τ·

Quadratur Baffin '· Qwidnrtur TELEX: mm " TELEX: 5M7*7

Tlio Fall: Corporation, MilwaiOcoe, Wisconsin 53201, V.St.A.

Pneumatische Kuppliincssteuenmc für Scliiffsantriebe

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine pneumatische Steuerung für einen Schiffsantrieb mit luftdruckbotäticteii Kupplungen und insbesondere eine verbesserte Steuerunc, die sowohl die Luftzufuhr zu den pneumatisch betätigten Kupplungen air» auch die Geschwindiglceitseinstellung der Antriebsmaschine dos Wasserfahrzeugs steuert.

Eine Form eines Schiffsantriebs weist luftbetätigte Vor- und Rüclcwärt slcupplungen auf, um die Antriebsmaschine an ein umkehrbares Untersetzungsgetriebe für den Propeller anzukoppeln. Dei einer luftbetätigten Kupplung rückt die Kupplung durch Aufblasen ' eines Kupplungskörpers aus Gummi und Gewebe ein, dor mit einem Stahlring verbunden ist ο Eine Auskleidung auf der Innenfläche des Kupplungskörpers legt sich reibschlüssig an eine zylindrische ■ Kupplungstrommel an, wenn man den loipplungslcörpor aufblüht. Bei vollständig entspanntem Kupplungskürper if;t die Kupplung ausgerückt, während sie bei vollständig aufgeblasenem Kupplungükürper eingerückt ist. Zwischen dioson beiden Extremen entspricht das Ausmaß des Kupplungsdurchgangr; dem Ausmaß dos Aufblasen.;? des Kupplungskörpers. Bei bestimmten Antrieben wird «las Ausmaß des Kupplungseingriffs so gesteuert, daß in der Kupplung ein kontrollierter Schlupf vorliegt. Diese erlaubt eine sehr geringe Geschwindigkeit der Propellerwelle, die niedriger ist als bei leerlaufender Maschine und voll eingerückter Kupplunge Dies 1st besonders vorteilhaft für das Manövrieren des Wasserfahrzeugs beim Anlegen oder bei der Fahrt in überfüllten Fahrntraßenbereichen.

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ORIGINAL INSPECTED

Die US-PS 3.727.737 offenbart eine pneumatische Kupplungssteuerung für einen Schiffsantrieb, der in einer Folgesteuerung das Aufblasen der Vor- und Rückwärts-Luftkupplung und auch die Geschwin- \ digkoit des Antriebsagregats steuert. Dabei wird die Steuerung mit einem einzigen Steuerhebel betätigt, der sich auf dem Steuer-

1 pult im Führerstand befindet. Dieser einzige Hebel, den man aus \ der Nullstellung heraus in eine von zwei Stellungen legen kann, liefert Luft an ein Wahlventil, das die Vor- oder die Rückwärtsfahrtkupplung anwiüilte. Danach und bis zu einem ersten Steuer- ' druck verläuft der Luftdruck proportional zur Lage des Hebels aus |

der Nulllage heraus über ein erstes Ventil zur Kupplung und be- I

I ginnt die angewählte Kupplung zu beaufschlagen. Während dieser ■

Zeit läuft die Maschine leer. Nach dem Erreichen eines ersten '

Steuerdrucks wird das erste Ventil an einen zweiten Weg für Luft zur Kupplung gelegt. In diesem zweiton Weg sind Vorkehrungen getroffen, ui 1 die Luft der Kupplung über ein Drosselventil mit programmierter Geschwindigkeit zuzuführen und so die Kupplung ειΐ-lmählich zu beaufschlagen. Nach dom .'irreichon eines zwo iten, höheren Steuerdrucks wird der volle Luftdruck auf die Kupplung gegeben. Nach den Erreichen des ersten Steuerdrucks ist die weite·* re Bofiufnchlagting «Tor Kupplungen von der Stellung des Steuerhebels unabhiingig. [

Ist der Luftdruck in der Kupplung auf einen vorbestimmten Wert |

i angestiegen, schaltet die Steuerung der genannten Patentschrift j ein Steuerventil, das die Hebelsteuerung an den Geschwindigkeits-j regler der Maschine legte, so daß der auf den Regler gegebene Druck unmittelbar dp-" ^tollung des Steuerhebels entspricht und

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ORIGINAL INSPECTED

die Geschwindigkeit sich mit der Bewegung des Steuerhebels einstellen läßt. :

Die Steuerung nach dem Stand der Technik sieht also eine Steuerung in beiden Fahrtrichtungen mit nur einem Steuerhebel vor. Wird der Hobel nach vorn gelegt, dreht der Propeller mit einer Ge- ;

schwindigkeit vorwärts, die mit der Auslenkung des Hebels aus der j Nulllage heraus zunimmt. Bei einer Rückwärtsbewegung des Hebels dreht der Propeller im Rückwärtsgang mit einer Geschwindigkeit, :

i die ebenfalls mit der Auslenkung von der Nulllage heraus zunimmt, j

Die Mittelstellung ergibt eine Noutraloins.tellung, in der die Maschine von dein Propeller getrennt ir.t und !:eine Leistung übertragen wird, obgleich die Maschine weiter leerläuft. Der Steuerhebel bestimmt nur die endgültige Arbeitsgeschwindigkeit und -richtung, während .elIo Zwischonschritto der Kupplungsfunktion und der Druckluftbeaufnchlagung derselben sowie <He Geschwindigkeit des Maschinonreglers von der Steuerung automatisch besorgt worden.

Wenn bei dieser Steuerung nach dein Stand der Technik das den Macchinonrogler steuernde neglorventil durch einen über einem bestimmten Wort liegenden Kupplungsdruck betätigt wurde, bleibt dieses Ventil betätigt, bis der Kupplungsdruck unter diesen Druck abfällt. Dies gilt unabhängig von der Maschinengeschwindigkeit, nachdem das Ventil einmal betätigt worden war. Fällt die Luftzufuhr zum System atis irgendeinem Grund aus - bspw. durch einen Funktionsfehlor in der Druckluftversorgung -, überträgt der niedrigere Versorgungsclruck sich unmittelbar auf einen

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; niedrigeren Drue!: in der Kupplung. Dieser niedrigere Kupplungsdruck kann unzureichend sein, um die Kupplung bei hoher Maschinen

J geschwindigkeit eingerückt zu halten, so daß bei hoher Maschinen-*

S geschwindigkeit die Kupplung rutscht,

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuerung anzugeben, die einen unbeabsichtigten Schaden an der Kupplung infolge des KupplungsSchlupfes bei abfallendem Versorgungsdruck verhindert·

Die vorliegende Erfindung schafft eine pneumatische Steuerung für einen Schiffsantrieb mit einer Antriebsmaschine, die von einen Gor-.clrwir-icli^coitsregler gesteuert wird, nit einen Antriebs—

ι Kug, dor Leistung von dor Antriebsmaschine auf eine Propeller- ; v/olle übertrügt, nit einer aufblasbaren Luftkupplung, die die i Antriebsmaschine mit dem Antriobszug verbindet, und mit einer .Uogloroinriclitung, clio den Antrieb ansteuert, wobei die Steuerung! an eine Druckluftquelle angeschlossen werden kann und eine auf I die Rogloroinriclitung ansprechende und an die Luftquelle ange- j

i schlossene Einrichtung enthält, um Druckluft mit einem Druck zu j

i liefern, der von der Reglereinrichtung bestimmt wird, und die Kombination derselben mit einer Steuerreglereinrichtung, die die Ausgangsluft aufnimmt und- an den Geschwindigkeitsregler ein Geschwindigkeitsdrucksignal liefert, das der Ausgangsluft proportional ist, wobei die Reglereinrichtung ein normalerweise geschlossenes Reglerventil aufweist, das auf den Luftdruck in der Kupplung anspricht und betätigt werden kenn, um die Ausgangsluft an den Regler zu logen, wenn der Kupplungsdruck auf einen ersten

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ORIGINAL INSPECTED

Steuerdruck ansteigt, und das Iieglerventil weiterhin auf das Drucksignal anspricht, damit das Drucksignal dem Ktipplungsdruck entgegenwirkt, so daß das Reglerventil schließt, wenn der Kupplungsdruck geringer als das Drucksignal plus dem ersten Steuerdruck gemeinsam ist.

Die hier vorgeschlagene Steuerung hält einen festen Zusammenhang anzischen dem Reglersignal, das die Geschwindigkeit der Maschine steuert, und dem Innendruck der Kupplung aufrecht, so daß, wenn ein normal arbeitendes System plötzlich Luftdruck verliert, das Reglersignal allmählich mit fallendem Luftdruck ebenfalls ab nimmt und damit die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine automatisch reduziort wird. Auf dier.o T/eise ist ein Rutschen der Kupplung verhindert und die absinkende Geschwindigkeit weist .-.Ton Schiff of Uhr er darauf hin, daß in der Luftversorgung eine Schwio- ; rigkeit aufgetreten ist.

Nach der vorliegenden Erfindung erhält das iioglorstouerventil aiii ! Druckluftsignal zum Regler aufrecht, das entweder einer Stellung des Reglerhebels odortfem Druck in dor Druckluftkupplung bzw. in den Druckluftlcupplungon proportional ist, die die Maschine mit den Antriebszug verbinden, und zwar dom jeweils geringeren der beiden.

Diese und andere Besonderheiten der vorliegenden Erfindung sollen nun unter Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben werden.

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INSPECTED

FiC. 1 ist eine schematisierte Darstellung eines Schiffsantriebs mit dein die verbesserte Steuerung nach der vorliegenden Erfindung

eingesetzt worden ];ann; j

i Fig. 2 ist eine schematisierte Darstellung der Steuerung mit der vorliegenden Erfindung, vie es mit dem Antrieb nach Fig. 1 zusammen eingesetzt wird;

Fig. 3 ist eine detaillierte Schnittdarstellung eines in der

i Steuerung nach der vorliegenden Erfindung eingesetzten Regler- |

Steuerventils; '

i Fig. k ist eine graphische Darstellung der Funktion eines nach !

j der vorliegenden Erfindung aufgebauten Systems. j

! Die Fig. 1 zeigt eine bekannte Anordnung eines pneumatisch ge— ' steuerten Gnüi.if fsantriobr-», box c.lor.i die Geschwindigkeit und die Verbindung -'or Zo^iIΓΓ.-.i ic.dc^IjIo 1C nur Prcriclloryollo 11 gesteuert werden. Der Antr'iol) cn ι thult oinon Steuerstand 1ΓΪ mit Führerhaus, auf dorn sich oin Utoiiorhcbcl 13 befindet, der ein (unten zu bonchroibon-.lo::;) lio^loirvontil steuert, dan vier Luftleitungen 1'i-, 15, 1o und 17 nib oiiier.i Ctouoryult 10 vorbindet.

Dio Stouor^ultnnordiiung 10 ist übor eine Versorgungsleitung 19 mit der.i Druckluft sys tor.i dos LJchiffs verbunden. Die Pultanordnung 10 arbeitet unter der Steuerung durch don Steuerhobel 2 auf eine zu beschreibende "/eise, um die Zufuhr von Luft übor eine Leitung 20 run einen Geschwindigkeitsregler 21 für die Maschine 10 zu steuern. Dio Pultanordnung 10 steuert weiterhin die Zu- j

i fuhr von Luft zu einer Vorwürtskiipplung 22 und einer Rückwärts- !

kupplung 23 ο Die Kupplungen 22, 23 übertragen Drehmoment von !

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ORIGINAL INSPECTED

der Maschine 10 über eine Antriebswelle 2k auf den Eingang eines umgekehrbaren Untersetzungsgetriebes 25» dessen Ausgangswelle 26 auf die Propellerwelle 11 führt. Da die Maschine 10 in nur einer Richtung arbeitet und schnell läuft, aber ein nur geringes Drehmoment liefert, reduziert das Untersetzungsgetriebe 25 die Drehgeschwindigkeit und erhöht das Drehmoment; desgl. kehrt es die Drehrichtung um, wenn erforderlich.

Der Steuerhebel 13 läßt sich aus einer neutralen Ruhestellung, wfe in Fig. 1 gezeigt, nach vorn oder nach hinten umlegen, um die Fahrtrichtung des Schiffs zu wählen; hierbei wird Versorgungsluft der jeweiligen Vorwärts- oder Rückwärtskupplung 22 oder 23 zugeführt. 1/eiterhin läßt der Steuerhebel 13 sich botragcweise bewegen, um das Ausmaß des Kupplungseingriff₃ und danach die Geschwindigkeit der Maschine einzustellen.

Wie in der Fig. 2 gezeigt, steuert der Steuerhebel 13 unmittelbar ein Druckstevier- und StrömungsrichtuncGvontil 30. Das; Drossol-' ventil 30 ist in bekannter Weise ausgeführt und liefert den vollen Versorgungsluftdruck von der Leitung 14, die von der Versorgungsleitung 19 kommt, an die Leitung 16 odor 17, die als j Steuerleitungen für ein Kupplungswählventil 31 wirken. Weiterhin ί liefert das Drosselventil 30 Druck dosiort an die Leitung 15i wobei der dosierte Druck immer proportional der Auslenkung des \

Hebels 13 aus der Nulllage ist. Dor Hebel 13 ist auf bekannte Weise mit einer einstellbaren Reibungsbremse (nicht gezeigt) ; versehen, die ihn in einer gewählten Stellung festhält. '

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Wenn man den Hebel 13 aus der Nullage um 5° nach vorn oder hinten schwenkt, beaufschlagt das Drosselventil 30 die jeweilige Steuerluftleitung 16 oder 17, um das ^-Wege-Wählventil 31 zu betätigen, das entsprechend die Vorwärts- oder RUckwärtskupplung 22 bzw· 23
anwählt. Diese Bewegung zur Wahl der gewünschten Kupplung für die gewünschte Fahrtrichtung reicht nicht aus, um die gewählte Kupplung voll einzurücken. Stattdessen bringt die anfängliche Bewegung aus der Nullage das Antriebssystem in einen Schlupfbetrieb,
in der in der gewählten Kupplung nicht genug Luft vorhanden ist,
um ein Rutschen der Kupplung zu verhindern, obgleich die Maschine 10 mit der Leerlaufgeschwindigkeit arbeitet.

Dio Leitung 13» t'oron Luftdruck proportional der Hobels teilung \ it, CvLhrt zum Steuoroingang 'J2 oinos Ventils 33» Bossen Eingang j _^xl'r on der Luftleitung 19 und el on η en Ausgang 35 am Eingang 3'» <l'3s ; ll.iUpfcstcuorvoiitj.ls 37 liegen. Dr.r, Ventil 33 schaltet große Mengen Vnj.\-ojv;uiig:;lu.rt von der Versorgungsleitung 10 ''J-"- <^;on Ausgang Z5 ^: riit oinnin Druck durch, der dom Luftdruck in dr;r Steuerleitung 15

entsprächt. ~.llr>' bspvr„ LuTt mit 1,05 k-p/cni'" (15 pni) auf tier ;

! Loitiiuf; 15 nji rlGii Steueroingang 32 gegeben, ist auch dor Druck ]

dor da:i Ventil yj aiii Ausgang 35 vorlassenden Luft gleich 1,05 |

P I

kp/cin " (15 ]>si). Das Ventil 33 und seine Verbindungen zur Ver— | sorgungf-iloitung I9 tuid dem Eingang 36 den Hauptsteuerventils 37
stellen einen ersten Zweig der Steuerung dar.

Das Ilnuptnteuerventil 37 weist einen zweiten Eingang 38 auf,
dor mit einem zweiten Zweig verbunden ist, der von der Luftleitung 19 abgeht. Dieser zweite Zweig enthält ein Drosselventil

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^C0PY ORIGINAL INSPECTED

39 und ein Verstärkerventil 40, die parallel zwischen der Ver sorgungsleitung 19 und dem Eingang 38 des Hauptsteuerventils 37 liegen.

Der Ausgang 41 des Hauptsteuerventils 37 führt zu einem dritten Zweig der Steuerung, der eine Arbeitsleitung 42 aufweist, die an den Eingang 43 des Kupplungswahlventils 31 führt. Das Kupplungs wahlventil 31 hat zwei Steuereingänge 44 und 45, die jeweils mit einer Steuerleitung 16, I7 vom Ventil 30 her verbunden sind. Das Kupplungswählventil 3I hat ein Paar Ausgänge 46, 47 sowie ein Paar Ablaßöffnungen 48, 49. Die Ausgänge 46, 47 führen zur Vorwärtskupplung 22 bzw. zur RUckwärtskupplung 23. Wie bereits aus geführt, wird, wenn man den Steuerhebel 13 um 5 vor- oder rückwärts aus dor Nullago bewegt, die jeweilige der Gteuorloitungnu 16, 17 aus der Leitung 14 mit vollen Versorgungsdrunk beaufschlagt: so daß das Kupplungswählvontil den jeweiligen der Ausgänge hC _t j 47 mit dom Eingang hl verbindet. .^ni^l.luCt r.trür.it durrh f'cs U u-fc-

Steuerventil 37 und dos Kupplungswählveiitil 1)1 tu id. beginnt, <io gewählte Kupplung 22 oder Ti'} aufzublasen. Währen?' f or. AuPbIn'.nun einer der Kupplungen wird die andere übor deren zugeordnete

j Ablaßöffnung 48 oder 49 entlüftet«, Befindi-t der Steuerhebel 1 '\ sich in der Nullage, werden boido Kujiplungon P.2, P.3 über die Ablaßöffnungen 48, 49 zur Außenwelt ontlürtot»

Boim Hauptsteuerventil 37 handelt es sich u:n ein pneumatisch gesteuertes druckempfindliches Ventil, tlai. die in seinem Innern befindlichen Luftkanülo umschaltet, wenn Luft mit einem ernten oder einem höheren- Steuerdruck an seinem Steuoroingang 50 ntcht.

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ORIGINAL INSPECTED

COPY

Der Steuereingang 50 ist mit einer Arbeitsleitung 51 verbunden, die vom Ausgang des Ventils 33 auf den Eingang 36 des Hauptsteuerventils 37 führt. Folglich gelangt Luft mit dem gleichen Druck auf sowohl den Eingang 36 als auch den Steuereingang 50 dos Hauptsteuorventils 37 und dieser Druck hat die gleiche Höhe wie der, der auf der Leitung I5 zum Ventil 33 gelangt, und wie sie der Stellung des Hebels I3 entspricht. So lange der Druck auf der Arbeitsleitung 5I geringer als der Steuerdruck ist, bei dem das Hauptsteuerventil anspricht, wird dieser Druck durch das [ Hauptsteuerventil hindurch 37 auf die Arbeitsleitung 42 und von dort zu der gewünschten Kupplung 22 oder 23 geleitet.

Legt man den Steuerhebel 13 aus der Nullage in eine Lage, in der

■.'or Am-preclvlruc!: do 3 Haupt-tellerventil-:; 137 überschritten v/ird, trennt ''aij, Hauptr; tellerventil "7 '.'en ersten Zwei3· von (Jon Kupplungen und vorblri'^ot stntt'^o,··· on Γ,->η zweiten Zwoig mit der angesteuerten i:iippluTi£. Zun-Äclut erlaubt .-".ar; Ventil 39 eine Luftströmung au- or Vor^orkiinguleituiig 19 «."urch cLc.s Haupte tellerventil 37 zur Arbeitoleitiuic; hP. riit oiner programmierten Geschwindigkeit, (.!ie von der Dome::, line '.O-- "Drosselventils 39 abhängt. Auf diese i/eise wird der Vorhang des Aui'blanonn ι'.θγ gewählten Kupplung über <\on ernten Steuerdruck hinaus anfänglich von diesem Ventil 39 bestimmt, so daß die Kupplung nicht schlagartig, sondern ι kontrolliert un< allmählich aufgeblasen wird. Gleichzeitig strömt| lioine Luft durch da·: Vorstärkerventil ^O, da dieses normalerweise geschlossen ist und ornt öffnet, wenn es vom Luftdruck in der Kupplung angeatouert wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Der Luftdruck, der das Ansteuern des Verstärkerventils kO steuert, wird von einem Steuerkreis aus einem Pendelventil 60 mit zwei Eingängen 61 und 62 bestimmt, die über die Steuerleitung 63 bzw. 6k an die Versorgungsleitungen für die Vorwärts- bzw. die RUckwärtskupplung 22, 23 führen. Das Pendelventil 60 hat einen einzigen Ausgang 65t der über eine Steuerleitung 66 an den Steuereingang 67 des Verstärkerventils kO führt. Das Pendelventil 60 wählt und richtet automatisch die Luftströmung aus der Jeweils eingerückten der Kupplungen 22, 23. Dabei schaltet es immer nur einen, nie aber beide Eingänge 61, 62 an den Ausgag 65 durch. Folglich wird Luft aus derjenigen Kupplung 22 oder 23 abgeleitet, die den höheren Druck führt, und auf den Steuereingang 67 des Verstärkerven tils 'MD gegeben«. Srreicht der ,0 gelieferte Luftilnu·*: - und somit auch der Luftdruck in der beaufschlagten Kupplung - einen zweiton Wert, bei dem das Verstärkerventil 'K) rjispricht, öTfnet die;j;)3, verbindet ' ie Versorgungsleitung I9 mit dem !!indane 10 -es Hauptstouerventils 37 und überbrückt damit da.·; Drosselventil .09· lot dies der Fall, gelangt "or volle Arbeitsdruck auf die Arbeit■:■- leitung h?. und das Kupplungsvählventil 131 , :;o daß ie gewühlte Kupplung 22 oder 23 voll p.uf geblasen wird.

Um die Funlition i'or Steuerung zusfuninenzufafisen, wie sie bis hier beschrieben lfurdoi Bis zu einem ersten Steuerdruck, der der Bewegung dos Steuerhebels I3 direkt proportional ist, gelangt der ■ Hobellage proportionaler Luftdruck durch das Ilauptrituuerventil 37 auf die gewühlte Kupplung. Nachdem dieser or^te Steuerdruck ! erreicht ist, bei dem es sich um Ίθώ. Steuerdruck für das Haupt- ! steuerventil 21 handelt, gelangt die Luft mit programmierter

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ORIGINAL INSPECTED

Geschwindigkeit über Las Drosselventil 39 unabhängig von der weiteren Bewegung des Steuerhebels 13 auf die gewählte Kupplung. Nachdem ein zweiter Steuerdruck erreicht ist, bei dem es ^ich um den Steuerdruck für das Verstürkerventil kO handelt, wird Luft mit vollem Versorgungsdruck auf die gewählte Kupplung durch das Vorstärkerventil hO gegeben und die Kupplung voll aufgeblasen· Zum Entlasten legt man den Steuerhebel 13 in die Nullage zurück, so daß das Wählventil 31 die Ab laß öffnungen mit den Kupplungen 22, 23 verbindet. Ein Ventil 68 entlüftet die Steuerleitung 15.

Was bisher beschrieben wurde, unterscheidet sich nicht von der Steuerung d-r US-PS 3·7'°-7·737.

Die bic hier beschriebenen Bestandteile besorgen eine kontrollier-*

to lioc'ufVji-.hlugung der Kupplungen 22 und 23. Die Pultanordnung 18 _i

steuert aucl·. i'on Geschwindigkeitsregler 21 über ein doppeltge- i

.steuertos Ventil 70. JicooG Ventil 70 ist mit einem 3ingang 71 ■ über eine Leitung 72 an ('ic Leitung 51 Gelegt, die vom Auogang

35 des Ventils 33 kommt. Der Ausgang 7^ den Ventils 70 ist an ,

■ ■ie Arbeitsloitung 20 f^;ir den Geschwindigkeitsregler 21 gelogt. ;

Da .lor iCingang 71 am Ausgang dec Ventils 33 liegt, erhält das j

Ventil 70 Luftdruck proportional cer Stellung den Steuerhebels j

13. Das Ventil 70 ist normalerweise geschlossen. Wenn es aufgesteuert wird, gibt es (!en i'er Steuerhobellage proportionalen :.ruc!: ruf die Leitung P.O und damit den Geschwindigkeitsregler 21, so daß auf "iese Veice die Geschwindigkeit der Maschine 10 be- ^: stimmt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Fig. 3 zeigt die Einzelheiten des Aufbaus des Ventils 70, ! wobei es sich um eine bekannte Form eines handelsüblichen Membrantventils handelt« Die Ventilmembran J6 ist betrieblich mit einem j

t Membranstempel 77 verbunden, der normalerweise von einer Feder

78 in die Schließstellung des Ventils aufwärts gedrückt wird. Am unteren Ende des Stempels 77 ist ein Ablaßventil 79 angeordnet, ' das gegen einen Ventilsitz 80 arbeitet, der auf einem Ende eines j Versorgungsventils 81 ausgebildet ist. Das Versorgungsventil 81 arbeitet gegen einen Ventilsitz 82 und ist von einer Feder 83 normalerweise in eine Lage vorgespannt, indem es am Sitz 82 anliegt. Eine erste Steuerleitung Sk führt vom Ausgang 65 des j Pendelventils zu einen Steuereingang 85, der zu einer Kammer über:

der Membran 76 führt. Eine zweite Steuerleitung 86 führt von der ^; Arbeitsleitung 20 des Geschwindigkeitsreglers auf einoi zweiten Steuereingang 37, der seinerseits ?,\\ einer Krminor unter ;ler J Membran 70 führt. Die Steuerleitung C> führt "bor ein Tliicksohlag-• ventil 88 zum Ausgang de;; Ventils 33 und folglich sur Leitung 7?._t

; die den Eingang 7I des Ventils 70 speist. Dar. Ventil 70 weist ι schließlich auch einen Ablaß 88 zur Atmosphäre auf.

; In dem in Fig« 3 dargestellten Zustand lot das Ventil geschlossen.

j Reicht der am oberen Gteuoreingang 85 vom Pendelventi.l 65 gelangte Druck aus, um die Kraft dor Feder 78 ruf anglich zu überwinden, bewegen die Membran 76 und deren Stempel 77 sich abwärts, drücken die Feder 78 zusammen und setzen das AblaDventil

79 auf den Sitz 80 oben axif dem Vorsorgtmgsventil 81 auf. Bei weiterführender Abwärtsbewegung hobt dan Vontil 81 von seinem Sitz 82 ab und rückt die Feder O3 zur.rjnmen. Dio er ,te Bewegung

ORIGINAL INSPECTED

; schließt die Ablaßöffnung 88₁ clio weitere Bewegung verbindet den

j Eingang 71 mit dem Avisgang fk. Das Ventil 70 ist nun offen und ein der Lage des Steuerhebels 13 proportionales Drucksignal strömt vom Eingang 71 zum Ausgang 7^ und von dort zum Geschwindigkeitsregler 21 der Maschine. Auf diese Weise wird die Maschinengeschwindigkeit durch Versetzen des Steuerhebels 13 und Veränderns des Luftdrucksignals eingestellt.

Der Druck, bei dom dar, Ventil 70 betätigt wird, bestimmt sich aus j der gegen die Membran J6 wirkenden Federkraft. Nachdem das Ventil 70 offen ist, wirkt auf die Unterseite der Membran 76 ein gegen

die Vorspannkraft wirkender Steuerdruck, der sich zu der Kraft der i
; Feder 78 addiert und vom Steuerdruck überwunden werden muß. Dieser

Gegendruck ist gleich dem Luftdruck, der über das Ventil 70 auf j

den Gorjclr./indi^.eit:: roller ?A gelangt. Sobald also das; Ventil 70 -,-oöffnet hat, nur. t'oi- in :1er gewählten Kupplung herrschende Luftdruck höher :>oin 0.I-; "er Signaldruck Tür den Geschwindigkeitsregler plus c'.er Kraft der Feder 78» Die,:, ist die wesentliche Besonderheit der vorliegenden Erfindung.

Geht der Vorsorgi.ingndn.ic;- in dor Loitung 19 aus irgendeinem Grund - büpwe Verschmutzung der Leitung oder ein Lock - verloren, sinkt das maximale Roglorsignal, das auf die Leitung 75 und damit j

den Regler ?.1 übertragen wird, proportional zum fallenden Kupp- j lungsdruck. Auf die η ο "ifeise ist ein unbeabsichtigtes Durch- i rutschen der Kupplung verhindert, C.fxs, wenn nicht sofort bemerkt und boreinigt, zuin Ausbrennen der Kupplung und Schäden am Antrieb führen kann. I

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ORIGINAL INSPECTED

Sobald der Druck in der gewählten Kupplung auf den Druck des Geschwindigkeitssignals in der Arboitsleitung 20 plus der Kraft der Feder 78 abfällt, bewegt '!er Membranntempel sich nach oben, so daß das Versorgungsventil 81 schließt und die Arbeitsleitung \ 20 vom Ventil 33 trennt₀ Wenn der Druck sich dann im Gleichgewichtszustand stabilisiert, bewegt der Stempel 77 sich nicht weiter und bleibt das Ablaßventil 79 geschlossen. Fällt der Kupplungsdruck unter die zusammengenommenen Gegenkräfte ab, öffnet auch das Ventil 79 und verbindet die Arbeitsleitung 20 mit dem Ablaß 88, um den Druck abzusenken, bis der Geschwindigkeitssignaldruck plus Federkraft wieder gleich dem Innendruck der Kupplung ist; dann oind r.owohl das Ablaßventil 79 und das Vorr.orgungsventil 81 ge π chi ο 3.τ. on. Stoigt oder sinkt dor Kupplungsdruck, ändert r'er Geschvindigkeitasigiialdruck sich proportional ohne Änderung der Stellung des Steuerhebel-·. Vor. eist v.xciz hinterher den Steuerhebel 13» um die Geschwindigkeit der Ilr.schine zu reduzieren, gleichen der resultierende niedrigere Dme'; in den Leitungen 51 und 72 und t'.or in der Betriebsleitung 2C einander an, indem die Arbeitsloitung 21 üurch das Rückschlagventil 80 gelüftet wird.

j Ein Beispiel für die Arbeitsweise r'er Steuerung nach der vorlie-

j genden Erfindung soll anhand der graphischen Darstellung der

! Fig. '4 erläutert werden. Die Fig. h zeigt zwei Kurven. Die erste ;

Kurve 90 zeigt die Änderung des Luftdrucks in der gewählten

j Kupplung bezüglich der Auslenkung des Steuerhebels 13 aus dor

!!ullage. Die zweite Kurve 9I zeigt den Zusammenhang zwischen dem i

j Luftdruck des Geschwindigkeitssignals, das auf der Leitung 20 ,

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ORIGINAL INSPECTED

j dem Geschwindigkeitsregler 21 zugeführt wird, und der Hebelstellung. Das Diagramm der Fig. k gilt für ein System, das Luft

j aus der Schiffsversorgungsanlage mit einem Nennwert von 9,84 km/ci (14O psi) und einem Minimaldruck von 8,8 kp/cm (125 psi) verwendet. Das Hauptsteuerventil 37 ist dabei auf einen Ansprechdruck von 1,76 kp/cm (25 psi), das Ventil 33 aif einen Ausgangsdruck-

! bereich von O.,.4,92 kp/cm (0...70 psi) eingestellt« Das Verstärkorvontil hO spricht bei einem Kupplungsdruck von 4,92 kp/cm (70 psi) an, das Ventil 70 für den Geschwindigkeitsregler ist auf einen Stoucransprechdruck in dor Kupplung von 3,16 kp/cm ^: (J;-5 psi) eingestellt· Vird der Steuerhebel 13 un 5 aus der Nulla-J-

QO au ™olenkt, und zwar entweder vor- oder rückwärts, wählt das j

'(•-Voge-Ifählvontil 31 entweder die Vorwärtskupplung 22 oder die j

2Klc::.wärtcT:upplung 23 an, die dann über das Ventil 31 mit Luft \

beaufschlagt wird· Die Steuerung ist so eingestellt, daß der anfängliche Kupplungseingriff und ein inaxinalor Schlupf bei einer Ilobelltige von 10° erfolgen, die einem jruck von 1,05 kp/cm" (15 psi) durch das Ventil 33, das Hauptsteuerventil 37 und das Wahlventil 3I hindurch zur gewiUton Kupplung entspricht. Zu diesera Zoitpimkt läuft die Maschine leer, und da ein maximaler Schlupf vorliegt, ergibt sich die geringste Propellerdrehgeschwindigkeit. TJenn man den Hebel 13 weiter von der Nullage entfernt, wird Luftdruck proportional der Lage des Hebels 13 auf die gewühlte Kupplung gegeben, bis bei etwa 1,55 kp/cm" (22 psi) vuid leerlaufender Maschine die minimale Schlupf der Kupplung aviftritt. Venn der Druck durch das Ventil 37 auf 1,76 kp/cm (25 psi) wächst, wird das Hauptsteuerventil 37 angesteuert, so daß die Verbindung zwischen dem Ventil 33 und dem Kupplungswahl-

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ventil 3I schließt und durch die Verbindung über das Drosselventil 3<? ersetzt wird. Dies erfolgt bei einer Hebellage von J

i etwa 30°. Danach wird das Aufblasen der gewählten Kupplung durch das Drosselventil 39 bestimmt, nicht durch eine weitere Bewegung i des Steuerhebels 13· Für einen Kupplungsclruck zwischen 1,76 bis j h_t9Z kp/ctn (25 bis 70 psi) geht Versorgungsluft durch das Drossel ventil 39 zur gewählten Kupplung, die weich einrückt. Erreicht ! der Kupplungsclruck 4,92 kp/cni (70 psi), spricht das Verstärker- j

ventil kO an, überbrückt das Drosselventil 39 und verbindet die Kupplung unmittelbar mit der Versorgungsleitung 19. Der Druck, bei dem das Verstärkerventil anspricht, bestimmt sich aus dem Kupplungsdruck, der für ein volles Einrücken der Kupplung bei leerlaufender Maschine erforderlich ist.

Wenn währenddessen der Steuerhebel 13 weiterbewegt wird, bis er etwa 40° erreicht hat, bestimmt der Hebel 13 das Geschwindigkeitssignal zum Maschinenregler und steuert die Beschleunigung \ der Maschine tais ''ein Leerlauf zur vollen Geschwindigkeit. T/enn also der Hobel sich anfänglich in einer Lage befindeb, in «'or ein

GeschwindigkeitDsignal von 2,11 kp/cm" (30 psi) gewählt wird,

und wonn die Kupplung auf oinon Innendruck von 3,16 kp/cm* (45 psi) oder mehr aufgeblasen wordon ist, so daß es Reglorvontil 70 geöffnet hat, nimmt das zum Geschwindigkeitsregler 21 gerichtete Goschwindigkeitssignal proi>ortional zur Bewegung ueo Hobels 13 bis zu einem maximalen Signaldruck von 4,92 kp/cn" (70 i'si) zu und steigt <'ie Geschwindigkeit der Maschine. ;

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Geht der Versorgungsluf tdruck aus irgendeinem Grund verloren oder sinkt er ab, wird das maximale Geschwindigkeitssignal zum Geschwindigkeitsregler proportional dem fallenden Kupplungsdruck verringert. Fällt bspw. der Versorgungsdruck auf 7173 kp/cm (110 psi) ab, bewirkt dieser niedrigere Versorgungsdruck eine entsprechende Verringerung des Innendrucks der Kupplung. Dieser Innendruck der Kupplung geht auf die Oberseite der Membran im Reglerventil 70, und wenn zu dieser Zeit der Goschwindigkeits-

signaldruck sein Maximum von ^,92 kp/cm (70 psi) hat, ist die

auf die Membran 76 wirkende Aufwärtskraft gleich 8,09 kp/cm (115 psi), d.h. ^,92 kp/cm² (70 psi) plus der Kraft der Feder 73. Da dieser Vorspanndruck höher als der Steuerdruck ist, arbeitet das Reglerventil 70 so, wie oben beschrieben, indem der Druck in der Arbeitsleitung 20 für den Geschwindigkeitsregler 21 auf h_t57 kp/cm'" (65 psi) gesenkt wird; zusammen mit der Kraft der Feder 78 ist er dann gleich dem Druck in der Kupplung. Folglich verursacht der niedrigere Gignaldruck in der Leitung 20 ein Sinken der Geschwindigkeit der Maschine und verhindert ein Durch— rutschen i'ei' Kupplung. Füllt der Vorsorgungsdruck, wie er sich im Innendruck; in der gewählten Kupplung widerspiegelt, auf 5,27 kp/cni*" (75 psi) erb, schließt i'ar, Ventil 81 des Ileglerventils; 70 und öffnet das Ablaßventil 79, bis 'Or Druck des Goschwindigfi auf 2,11 :.-.p/ci.i ' (30 psi) abgefallen ist. Gemeinsam

reichen dor niedrigste Druck des G'.'schvinaigkeitssignals von | 2,11 ]:p/cm ' (30 psi) und der Federdruck von 3,16 kp/cm'" (^5 psi) j

i aus, um das Iieglerventil in soincin normalen geschlossenen Zt.istan4 zu haiton, so daß die Maschine nicht schneller als im Leerlauf arbeiten kann. Bei jeder Zwischengeschwindigkeit ist eine volle

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ι Steuerung unterhalb dor Gosclnvindiskoitseronze verfügbar, die von!

t dem Innendruck der Kupplung bestimmt wird. ι

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Claims

P a t ο η t a η s -ο r Γι c h o

Pneumatische Steuerung für einen Schiffsnntrieb Mit einer Antriebsmaschine, die von einer.ι Geschwindigkeitsregler ^outouort wird, einem Antriebszug zur Übertragung von Leistung· von flor Antriebsmar.chine zvt einer Propellen/olln, einer Lui'taufblaskiur>lung zum Vorbinden der Antriebsmaschine an den AntriobüKiig um¹ einer Steuereinrichtung; sum Betätigen c¹-«'· Antrieb.?, v/o bei die Steuerung an eine Druckluf tqtiolle an schließbar ifit und auf die Steuereinrichtung ansprechende und an die Luftquollo angor.chlo:jsono Mittel aufweist» um Luft mit einem von der Steuereinrichtung bestimmten Druck zu liefern, gekennzeichnet durch die lloubimti.ou einer Steuervorrichtiing (70) für den Geschwindigkeitsregler, der die Ausgangsluft aufnimmt imd an den Geschwindigkeitsregler (i?i) ein Goschwindigkeitsdrucksignal abgibt, das proportional d.or Ausgangsluft ist, wobei die Ilogloroteviore.inrichtimg ein nonuJerwoise geschlossenes Keglerventil (?θ), das auf den Luftdruck in der Kupi>lting (?.2 oder 2'j) anspricht und betätigt worcleii kann, so daß es die Ausgangsluft auf den Regler (p.1 ) legt, wenn der Kupplungsdruck auf einen ersten Steuerdruck steigt, und das Reglerventil (70) weiterhin auf das Drucksignal anspricht in dem Sinne, daß das Drucksignal dein Kupplungsdruck entgegenwirkt, so daß das Reglerventil (21) schließt, wenn der Kupplungsdruck geringer als das Druck3ignal plus dom ersten Steuerdruck ist.

2· Pneumatische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzoiclinet, daß das Reglei-ventil (70) ein Menbranvontil ist, dessen Eingang (71) die Ausgangsluft aufnimmt und dessen Ausgang (7'i) über

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oino Arboitsloitung (P-O) nit dom Regler (21 ) verbunden ist, daß eine Jeder (™Π) auf einer Seite der Membran (76) liegt und deren Kraft die Membran in oino Schließstellung vorspannt, eine Steuerleitung (G'l·) von der Kupplung {?.?. oder 23) zu einem Steuoreingang (Π5) auf der anderen Goito dor Membran (7ö) führt, um das erste Steuersignal zu liefern, das dein InnernIruck der Kupj>lung entspricht und gegen dio Vorspannung wirkt, um das Ventil zu öffnen, wenn der Dnic■. in (¹Or Kupplung dio Vorsponnkraft übersteigt, und eine zweite Gfcouorloitung ("o) von der Arbcitslcitung (20) zu cinoi! Gtouoroingcuig (O7) ^iU^ dor einen Goito dor llenibran (7G) fivhi uiii einen zweiten Gtouorc'rLic¹. hu liefern, der dort dem Regler (21) ::ugo Ci'lirton jJruc¹: entspricht, den ersten Gtouordruck entgogeni.drⁿ:t und additiv zur Vorspannkraft der Feder (7") '-/irlct.

T. Pnoui.iatische Gteuonuig nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Hüclznchlagvontil (OC) 2Λίischon der zweiten Gteuorleitung (Go) und dor Vorbindung zuxw Singang (7I)» tlas die Strömung der Luft von der zweiten Gtouerloitung (06) her sperrt und Luft in der entgegengesetzten dichtung hindurchläßt.

h* Pneumatische Steuerung nach Ansprvich 2 oder 31 dadurch, gekennzeichnet, daß das Reglorventil einen Ablaß, ein normalerweise geschlossenes Vorsorgungsventil (Gi), das den Eingang (7I) gegen den Ausgang (7'0 sperrt, sowie ein normalerweise offenes Ablaß ventil (79) auf v/eist, das schließt, wenn das Reglerventil vom ersten Steuerdruck betätigt den Ausgang (7'0 gegen, den Ablaß sperrt, wonach das Versorgungsventil öffnet₀

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5· Pneumatische Steuerung nach nineni der Ansprüche 1 bis h in einem Antriebssysteri mit einer Von/iirts- und einer Rückviirts- Luf taufblaskupplvmc, mit einem Wähl ventil, das au Γ eine Auslenker dos Steuerelements ana der Nulla^o heraus ansprechend eine odor die andere ('er boic'on r.up]iluu/;on ansteuert, dadurch, ^eken net, daß das !tellerventil ί>ΛΐΓ don Luftilruo¹: in dor fjowiililton Kupplung anüprk:'it.

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