DE3038338C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektro-magnetisch betätig­ baren hydraulischen Stellantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zur Vermeidung von Personenschäden und/oder Maschinen­ schäden ist häufig zusätzlich zur Betriebsschaltung eine sogenannte Sicherheitsschaltung oder Notschaltung erforderlich, mit welch letzterer ein bestimmter Schalt­ zustand eingestellt oder ein vorhandener Schaltzustand rückgängig gemacht werden kann. Dabei benötigt die Sicherheitsschaltung im wesentlichen die gleichen Ele­ mente wie die Betriebsschaltung, so daß sich im wesent­ lichen eine Verdoppelung der Schaltungselemente ergibt. Dies ist insbesondere dann sehr teuer und beansprucht viel Raum, wenn eine Kombination aus einem elektro-ma­ gnetisch betätigten Mehrwegeventil und einem an dessen Strömungsmittelanschlüsse angeschlossenen pneumatisch oder hydraulisch gesteuerten Mehrwegeventil verwendet wird. Eine solche Parallelanordnung von mehreren Ele­ menten, insbesondere Servoventilen, ist aus der Zeit­ schrift "Ölhydraulik und Pneumatik" 16 (1972) Nr. 9, Seiten 381 bis 386 bekannt. Elektro-magnetisch betätig­ bare Mehrwegventile mit zwei Magnetspulen, je eine für jede Betätigungsrichtung, sind aus der Zeitschrift "technica", Heft 8, 1980, Seiten 602 und 603 bekannt. Bei Schiffsantriebsanlagen ist die Gefahr besonders groß, daß bei einem Druckabfall des Schmieröls am Motor, am Getriebe oder am Verstellpropeller die betreffende Einheit zerstört wird.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Mehrwegeventil der genannten Art so auszubilden und an­ zuwenden, daß mit verhältnismäßig wenig Material und Raum beanspruchendem Aufwand eine verhältnismäßig große Sicherheit bezüglich Maschinen- und Personenschäden er­ reicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den im Haupt­ anspruch gekennzeichneten Stellantrieb gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsformen der Erfindung werden im fol­ genden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiele be­ schrieben. Die Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines elektro­ magnetisch betätigbaren Mehrwegeventils für einen hydraulischen Stellantrieb nach der Erfindung,

Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung des Mehrwegeventils für Schiffsan­ triebsanlagen.

An das Wegeventil 1 sind zur Schaltung des Kolbens 10 zwei Doppelhubmagnete 2 und 3 angebaut. Die Magnetanker 4 und 5 sind über die Kupplungen 11 und 19 mit dem Kol­ ben 10 mechanisch verbunden. Über die Bolzen 13 und 14 kann das Ventil von Hand betätigt werden. Der Elektro­ anschluß erfolgt über die Stecker 17 und 18. Durch die mechanische Rasteinrichtung 15 kann der Kolben 10 in beiden Schaltstellungen gehalten werden. Dies ist bei manchen Schieberventilen notwendig, wenn einseitige Strömungsverhältnisse ein Verschieben des Kolbens be­ wirken könnten. Die Magnete können dann nach Erreichen der Endlage stromlos sein. Die Magnete sind öldruckdicht. Die Abdichtung zwischen Magnet und Gehäuse übernimmt der O-Ring 12 und 20. Bohrung 30 ist als Volumenaus­ gleichsbohrung in den beiden Magneten erforderlich.

Das Wegeventil wird über 4 Magnetspulen 6, 7, 8 und 9 betätigt, d. h. für jede Schaltung stehen 2 Magnetspulen zur Verfügung und bei Ausfall einer Magnetspule ist das Gerät immer noch funktionsfähig (Redundanz).

Die Magnetspule 7 bewirkt auf den Magnetanker 4 eine stoßende Bewegung (nach links) und die Magnetspule 6 eine ziehende Bewegung (nach rechts).

Die Magnetspule 9 bewirkt auf den Magnetanker 5 eine stoßende Bewegung (nach rechts) und die Magnetspule 8 eine ziehende Bewegung (nach links).

Das heißt für die Verschiebung des Kolbens 10 nach links wirken die Magnetspulen 7 und 8 und für die Verschiebung nach rechts die Magnetspulen 6 und 9. Die Doppelwirk­ richtung der Magnete 2 und 3 auf den Kolben 10 wird durch eine mechanische Verbindung der Magnetanker 4 und 5 mit dem Kolben 10 erreicht. Diese mechanische Verbindung wird hier in einfacher Weise durch eine Kupplung (11, 10) aus­ geführt. Jeder der beiden Magnete 2 und 3 kann allein den Kolben 10 in beide Richtungen verschieben.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Schiffsantriebs­ anlage enthält einen Schiffspropeller 41 und ein Getriebe 42, welches über eine schaltbare Kupplung 43 von einem Motor 44 angetrieben wird. Die Kupplung 43 wird von einer Druckmittelquelle 45 über ein elektro-magnetisches Mehr­ wegeventil 46 betätigt. Fig. 2 zeigt die Kupplung 43 in ausgerücktem Zustand und das Mehrwegeventil 46 in einer Schaltstellung, bei welcher die Kupplung 43 über ihre mit dem Ventil 46 verbundene Leitung 48 und einen Ven­ tilkanal 49 in einen Tank 50 entleert. Beim Umschalten des Ventils 46 wird sein Strömungsweg 49 von einem in mehrere Abschnitte unterteilten Kolben 51 verschlossen. Gleichzeitig wird ein Ventilweg 52 geöffnet, über welche die Druckmittelquelle 45 Druckmittel über eine Anschlußleitung 53 in die Verbindungsleitung 48 zur Kupplung 43 fördert. Dadurch wird die Kupplung 43 ge­ schlossen und der Propeller 41 vom Motor 44 angetrieben.

Der Kolben 51 ist an seinen beiden Enden mit je einem Magnetanker 55 bzw. 56 versehen, die vorzugsweise mit dem Kolben 51 aus einem Stück bestehen. Jeder der bei­ den Magnetanker 55 und 56 ragt axial in zwei Magnet­ spulen 57 und 58 bzw. 59 und 60 hinein. Zur axialen Verstellung des Kolbens 51 braucht jeweils nur eine der Spulen 57 bis 60 elektrisch erregt zu werden. Die innen liegenden Spulen 58 und 59 bilden zusammen mit einer Stromquelle 62 und zwei elektrischen Schal­ tern oder Tastern 63 und 64 eine Betriebsschaltung für das Mehrwegeventil 46. Die axial außen angeordne­ ten Magnetspulen 57 und 60 bilden zusammen mit einer Stromquelle 67 und zwei elektrischen Schaltern oder Tastern 68 und 69 eine Sicherheitsschaltung. Mit jeder der beiden Schaltungen kann, unabhängig von anderen Schaltungen, das Mehrwegeventil 46 in die dargestellte Aus-Stellung oder in die nicht-dargestellte Ein- Stellung geschaltet werden, wenn beispielsweise durch defekte Leitungen oder eine defekte Stromquelle die betreffende andere Schaltung nicht funktionsfähig ist. Ein weiteres Mehrwegeventil 46 und entsprechende Strömungsmittelanschlüsse sind dazu nicht erforderlich, sondern gemäß der Erfindung genügt es, anstelle einer Magnetspule je Magnetanker 55 bzw. 56 zwei Spulen 57 und 58 bzw. 59 und 60 vorzusehen. Bei Schiffsantriebs­ anlagen genügt es normalerweise, wenn nur für die Aus- Schaltung eine Sicherheitsschaltung vorhanden ist, also zusätzlich zur Magnetspule 58 noch die Magnetspule 57. In diesem Falle kann am anderen Ende die Magnetspule 60 entfallen. Bei Anwendungsfällen, wo nicht ein Ausfall der Stromquelle, sondern beispielsweise durch Erschütterungen lediglich Leitungsunterbrechungen zu befürchten sind, kann eine einzige Stromquelle 62 bzw. 67 sowohl die Betriebsschaltung als auch die Sicherheitsschaltung mit Strom versorgen.

Claims (5)

1. Elektro-magnetisch betätigbarer hydraulischer Stell­ antrieb für eine im Antriebsstrang zwischen Motor und Propeller angeordnete schaltbare Kupplung (43) einer Schiffsantriebsanlage, mit einem elektro­ magnetisch betätigten Mehrwegeventil (1; 46; 76) zur hydraulischen Beaufschlagung der Kupplung (43), wobei das elektro-magnetisch betätigte Mehrwegeventil für jede Schaltstellung einen ersten Elektromagneten (7, 9; 58, 59) mit einem Magnetanker (55, 56; 4, 5) und einer Magnetspule (7, 9; 58, 59) und eine Betriebsschaltung hierfür aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß mindestens für eine der Schaltstellungen des elektro-magnetisch betätigten Mehrwegeventils (1; 46) eine zweite getrennt elektrisch ansteuer­ bare Magnetspule (6, 8; 57, 60) vorgesehen ist,
• aa) die unabhängig von der dieser Schaltstellung zugeordneten ersten Magnetspule (7, 9; 58, 59) die gleiche Umschaltung wie diese erste Magnetspule ermöglicht, indem die zweite oder zweiten Magnetspulen (7, 9; 58, 59) an eine Sicherheitsschaltung (62, 63, 64) angeschlossen sind, die unabhängig von der ersten Betriebsschaltung (67, 68, 69) betätigbar ist,
• ab) und in die der jeweilige Magnetanker (4, 5; 55, 56) der benachbarten Magnetspule (7, 9; 58, 59) axial hineinragt,
• b) und daß die Magnetanker (4, 5) über je eine Kupplung (19, 11) jeweils mit einem Ende des Kolbens (10) formschlüssig in Zug- und Druck­ richtung verbunden sind.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetspule (6, 8; 57, 60) für die Aus- Schaltstellung vorgesehen ist.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der Schaltstellungen des elektro­ magnetisch betätigten Mehrwegeventils (1; 46) eine zweite Magnetspule (6, 8; 57, 60) vorgesehen ist.

4. Stellantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) in jeder Schaltstellung mittels einer Raste (15, 16) formschlüssig verriegelt ist.

5. Stellantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetanker (4, 5) und damit der Kolben (10) über einen Bolzen (13, 14) manuell schaltbar ist.