DE635070C - Vorrichtung zum Abbremsen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Schiffsantriebsmaschinen - Google Patents

Description

Bekanntlich ist man bestrebt, Brennkraftmaschinen für Schiffsantrieb beim Übergang von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt oder umgekehrt mit Hilfe der Anlaßluft abzubremsen, da die von dem noch in Fahrt befindlichen Schiff über die Schiffsschraube auf die Maschine übertragene Bewegungsenergie die Maschine bei bestimmten Strömungsverhältnissen des Wassers von selber nicht oder doch nicht schnell genug zum Stillstand kommen läßt. Daher werden nach dem Abstellen der Brennstoffzufuhr und dem Umsteuern der Maschine die Anlaßventile zwecks Zufuhr von Preßluft beim Aufwärtshub der Kolben geöffnet, während die Maschine in der ursprünglichen Drehrichtung ausläuft. Die Anlaßventile werden, falls ihre Betätigung durch Druckluft erfolgt, wieder geschlossen, sobald der Zylinderdruck den Druck der Anlaßluft erreicht hat und ein weiteres Auffüllen der Zylinder mit Anlaßluft nicht mehr möglich ist.

Die anschließende Verdichtung der bereits unter Druck stehenden Anlaßluft in den einzelnen Arbeitszylindern stellt dann die von der Maschine zu leistende Arbeit dar, durch die das Abbremsen der Maschinenanlage und der Schiffsschraube bewirkt werden soll. Dabei kann der im Zylinder herrschende Druck kurz vor dem äußeren Kolbentotpunkt eine Höhe erreichen, die noch beträchtlich über die normalen Verbrennungsdrücke hinausgeht, so daß das Sicherheitsventil sich öffnet. Das geschieht aber nur so lange, als der Zylinderdruck den Druck der starken Ventilfeder übersteigt. Etwa im äußeren Kolbentotpunkt ist bereits eine solche Entlastung im Arbeitszylinder eingetreten, daß das Sicherheitsventil sich wieder schließt. Wenn der Kolben bei der Weiterbewegung wieder abwärts geht, leistet die im Zylinder befindliche, noch hochverdichtete Luft Ausdehnungsarbeit und treibt dadurch die Maschine im ursprünglichen Drehsinn weiter an. Das beabsichtigte Abbremsen der Maschine mit Hilfe der Anlaßluft wird also infolge ihrer einander entgegengesetzten und sich daher gegenseitig weitgehend aufhebenden Wirkungen auf diese Weise tatsächlich nur sehr unvollkommen erreicht.

Nach einem bekannten Vorschlag zur Benutzung der Sicherheitsventile als Auslaß für die Bremsluft aus den Arbeitszylindern sollen diese Ventile mit Gegenkolben ausgerüstet sein, die durch Druckluft beaufschlagt werden und auf diese Weise die Federbelastung der Ventile während des Bremsvorganges im Sinne eines geringeren Öffnungsdruckes entlasten. Mit einer derartigen Anordnung ist aber die erzielbare Bremsleistung schon durch das vorzeitige Öffnen der Sicherheitsventile und den dadurch verringerten Widerstand gegen das Weiterlaufen der Maschine stark eingeschränkt. Das mag für besondere Verhältnisse, z. B. bei Schienenfahrzeugen ο. dgl., zweckmäßig sein, für den Schiffs-

betrieb jedoch muß man die Bremsleistung soweit wie nur irgend "möglich zu -steigern suchen.

In diesem Sinne nutzt, die vorliegende Err findung zunächst den- großen Widerstand, der' sich durch die starke Belastung der Siche-r-: heitsventile bietet, für die Bremswirkung voll aus. Darüber hinaus vermeidet sie aber die für den gegebenen Zweck ungünstige to Wirkung selbsttätiger Rückschlagventile, wie sie im vorstehenden geschildert worden · ist. Die Erfindung besteht deshalb in einer solchen Steuerung der Sicherheitsventile, daß sie sich während des Abbremsens der Maschine erst bei einem wesentlich unter ihrem Öffnungsdruck, jedoch über dem Anlaßluftdruck liegenden Zylinderdruck wieder schließen und somit während des Kolbenabwärtshubes ein Entweichen der noch unter Druck ao stehenden Bremsluft aus dem Zylinder er- - möglichen.

Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. ' Abb. ι zeigt einen Längsschnitt durch ein Sicherheitsventil einer Dieselmaschine und Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Abb. 1.

Im Zylinderdeckel α ist das Ventilgehäuse b

in bekannter Weise angeordnet, in das eine Führungsbuchse c für die Ventilspindel d fest eingesetzt ist. Am unteren Ende der _ . Ventilspindel befindet sich der Ventilkegel e, ' über dem an der Ventilspindel ein Bund / vorgesehen ist, der einen größeren Durchmesser ,hat als der Ventilkegel und der bei ganz oder nahezu geschlossenem Ventil der Wand des Ventilgehäuses b mit nur sehr geringem Zwischenraum gegenüberliegt. Der Raum g über dem Bund f steht durch mehrere Öffnungen h im Ventilgehäuse mit der Außenluft in dauernder Verbindung.

Oberhalb der Führung der Ventilspindel ist auf dieser ein Kolbenschieber i fest angeordnet. Er schließt einen Ringraum k zwisehen seiner inneren und äußeren Wand ein und besitzt in der letzteren eine Anzahl auf den ganzen Umfang gleichmäßig verteilter Bohrungen I. In der Buchse c befinden sich zwei Nuten m, n, von denen die eine Nut m über die Bohrungen o, p ins Freie und die andere Nut η über die Bohrungen q, r zu der Anlaßluftleitung ί führt. Die Anordnung ist so getroffen, daß eine oder mehrere Bohrungen I des Kolbenschiebers die eine Nut m bei geschlossenem Ventil und ebenfalls eine oder mehrere Bohrungen / die andere Nut η bei geöffnetem Ventil überdecken. Die Zahl der die Nuten jeweils überdeckenden Bohrungen kann je nach der Größe des Ringraumes verschieden sein; dementsprechend ist die Länge der Nuten m bzw. η zu bemessen.

Die Ventilfeder t ist in bekannter Art angeordnet.

_v Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist "■.fplgende: Wenn das Sicherheitsventil beim ,Abbremsen der Maschine, wie eingangs be-•■•sch'rieben, sich kurz vor dem äußeren Kolben-'totpunkt öffnet, schließt der mit der Ventilspindel fest verbundene Kolbenschieber / schon bei einem geringen Hub der Spindel die ins Freie führende Nut m in der Buchse c ab, während er über seine Bohrungen / und die andere Nut« die Verbindung des Ringraumes k mit der Anlaßluftleitung s herstellt. Die .Anlaßluft strömt dann in den Ringraum k ein und wirkt in gleicher Richtung wie der Zylinderdruck, also im Öffnungssinne auf das Sicherheitsventil. Dieses kann sich infolgedessen noch nicht sofort wieder schließen, wenn der Druck im Arbeitszylinder nach dem Ausströmen einer gewissen Luftmenge allein nicht mehr imstande ist, das Sicherheitsventil gegen den Druck der Ventilfeder offenzuhalten, da der Zylinderdruck und der auf den Kolbenschieber wirkende Druck der Anlaßluft' zusammen den entgegengesetzten Druck der Ventilfeder zunächst noch übersteigen. Dadurch wird erreicht, daß auch nach Überwindung des äußeren Kolbentotpunktes im ersten Teil des Abwärtshubes des Arbeitskolbens die noch unter Druck stehende Luft aus dem Zylinder entweichen und keine oder nur unwesentliche Ausdehnungsarbeit im Zylinder leisten kann, solange die Maschine noch in der bisherigen Drehrichtung ausläuft. Die Anlaßluft übt also nur die Bremswirkung jeweils beim Aufwärtshub der Kolben aus und bringt dadurch die Maschine auch bei ungünstigen Strömungsverhältnissen des Schraubenwassers schon nach kurzer Zeit zum Stillstand.

Da die Vorspannung der Ventilfeder t durch ihre Aufgabe, das Sicherheitsventil im laufenden Betriebe gegen den normalen Verbrennungsdruck geschlossen zu halten, gegeben ist, so ist der während des Abbremsens der Maschine von der Anlaßluft auf den Kolbenschieber i in Richtung des Ventil-* Öffnungshubes ausgeübte Druck maßgebend für den Zylinderdruck, bei dem das Sicher- no heitsventil sich wieder schließt. Dieser soll nach der Erfindung etwas höher sein als der Druck der Anlaßluft, damit alle Sicherheitsventile auf jeden Fall geschlossen sind, wenn die Maschine zum Stillstand gekommen ist und von der Anlaßluft in der anderen Drehrichtung wieder in Gang gesetzt werden soll. Der Kolbenschieber i stellt kurz vor dem Abschluß des Sicherheitsventils durch die Überdeckung der Bohrungen I mit der Nut m die Verbindung zwischen dem Ringraum k und der Außenluft wieder her, so daß die

Luft aus dem Ringraum entweichen kann und nicht auch bei geschlossenem Ventil gegen die Feder t arbeitet. Wenn das Sicherheitsventil im laufenden Betriebe durch den s infolge einer Störung übermäßig hohen Verbrennungsdruck geöffnet wird, so tritt die beschriebene Vorrichtung nicht in Tätigkeit, da in diesem Falle die Anlaßluftleitung nicht unter Druck steht.

to Ohne den Bund / über dem Ventilkegel läge die Gefahr vor, daß das Sicherheitsventil nur einen kurzen Öffnungshub ausführt, der im allgemeinen zur Beseitigung des zu hohen Zylinderdruckes genügt und sich dann unter der Einwirkung der starken Ventilfeder sofort wieder schließt, ohne daß die Anlaßluft durch Beaufschlagen des Kolbenschiebers i in der vorstehend beschriebenen Weise zur Wirkung gekommen ist, weil die Bohrungen / ao die Nut η gar nicht überdeckt haben. Um das zu verhindern und das zuverlässige Arbeiten der Vorrichtung zu gewährleisten, ist der als Hochhubeinrichtung wirkende Bund f vorgesehen. Während der Zylinderdruck bei geschlossenem Sicherheitsventil nur auf die Stirnfläche des Ventilkegels e einwirken kann, beaufschlagt er, sobald das Ventil etwas angehoben worden ist, auch noch die durch den Bund/ gebildete Ringfläche, so daß das Ventil mit verstärkter Kraft weiter geöffnet wird. Es wird also mit Sicherheit ein ausreichender Querschnitt der Bohrungen / zum Einströmen der Anlaßluft in den Ringraum k freigegeben. Wenn die Anlaßventile nicht durch Nokken, sondern durch abwechselnd zu- und abgeleitete Steuerluft betätigt werden, bietet es noch eine besondere Sicherheit gegen ein Hängenbleiben der Sicherheitsventile in geöffneter Stellung, wenn .statt der Anlaßluft diese Steuerluft der Anlaßvorrichtung für das Beaufschlagen des Kolbenschiebers i verwendet wird. Durch das abwechselnde Be- und Entlüften der Steuerluftleitung wird nämlich der auf den Kolbenschieber wirkende Druck wieder beseitigt, auch wenn die Bohrungen / die ins Freie führende Nut η nicht überdecken. Nach der Entlastung des Kolbenschiebers ist der Überdruck der Ventilfeder t bei dem Zylinderdruck, gegen den das Sicherheitsventil sich wieder schließen soll, groß genug, um auch mögliche Hemmungen in der Ventilspindelführung zu überwinden und das Ventil auf jeden Fall rechtzeitig zu schließen.

Die Erfindung umfaßt gleichfalls die Verwendung beliebiger anderer flüssiger oder gasförmiger Druckmittel für die Betätigung der Abbremsvorrichtung. Die Ein- und Austrittsbohrungen des Ringraumes'k sind dann an die entsprechenden Leitungen, Behälter 0. dgl. unter Einschalten einer entsprechend zu steuernden Absperrvorrichtung für das Druckmittel anzuschließen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Abbremsen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Schiffsantriebsmaschinen, beim Übergang von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt oder umgekehrt, bei denen nach Abstellen der Brennstoffzufuhr und Umsteuern der Maschine die Anlaßventile zwecks Zufuhr von Bremsluft beim Aufwärtshub der Kolben geöffnet werden, während die Maschine in der ursprünglichen Drehrichtung ausläuft, gekennzeichnet durch eine solche Steuerung der Sicherheitsventile, daß sie sich während des Abbremsens der Maschine erst bei einem wesentlich unter ihrem Öffnungsdruck, jedoch über dem Anlaßdruck liegenden Zylinderdruck wieder schließen und somit während des Kolbenabwärtshubes ein Entweichen der noch unter Druck stehenden ■ Bremsluft aus dem Zylinder ermöglichen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (e) während des Abbremsens der Maschine erst nach einem bestimmten Teil seines Öffnungshubes durch Einwirkung eines Druckmittels, z.B. der Anlaßluft, auf einen mit der Ventilspindel (d) fest verbundenen Kolben (i) zusatzlieh im Sinne seines weiteren Öffnungshubes beeinflußt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Ventilspindel (d) angeordneter Kolbenschieber (ί) in seiner Außenwand eine Anzahl gleichmäßig auf dem ganzen Umfang verteilter Bohrungen (Z) besitzt, die einen Ringraum (k) bei geschlossenem Sicherheitsventil mit der Außenluft und bei geöffnetem Sicherheitsventil mit einer Druckmittelleitung, z. B. der Anlaßluftleitung (s), verbinden.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ab- n₀ wechselnd be- und entlüftete Steuerluftleitung als Druckmittelleitung für das Beaufschlagen des Kolbenschiebers (i) an das Ventilgehäuse (b) angeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen