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Einrichtung zur Steuerung der Flüssigkeitsbewegung von Tankstabilisierungsanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf gesteuerte Tänkstabilisierungsanlagen für die Bekämpfung
von Schiffsschwingungen, bei denen die Bewegung der zwischen den beiden Tankhälften
im Takte der Schiffsschwingungen hin und her pendelnden Tankflüssigkeit mittels
einer Fördermaschine (Gebläse, Pumpe) durch Erhöhung des Druckunterschiedes in den
Tanks künstlich aktiviert wird. Bei solchen Tankanlagen sind in der oder den Verbindungsleitungen
zwischen den beiden zusammenarbeitenden Tankhälften einseitig durchlässige Absperrorgane
vorgesehen, deren Durchlaßrichtung in einem geeigneten Zeitpunkt der Schwingungsperiode
zur Herbeiführung des Druckausgleiches umgeschaltet wird. Es empfiehlt sich, den
durch die Fördermaschine bewirkten Strömungsvorgang derart gleichgerichtet mit dem
den Druckausgleich bewirkenden Strömungsvorgang in den Tanks anzuordnen, daß die
Fördermaschine durch den in der Hauptströmung erfolgenden Druckausgleich nicht belastet
wird (v9, 1. Patent 561 379). Zu diesem Zwecke wird in bekannter Weise die
Förderleitung parallel zu dem Absperrorgan in der Verbindungsleitung verlegt und
mit einem Drehschieber für die Umschaltung der Förderrichtung versehen. Dieser Drehschieber
wurde bisher für drei Schaltstellungen gebaut. In der Rechtsstellung fördert die
Aktivierungsmaschine z. B. vom Steuerbordtank zum Backbordtank, wenn es sich um
eine Schlingertankanlage handelt, in der Linksstellung in umgekehrter Richtung,
während in der Schließ-oder Mittelstellung die Fördermaschine von der Tankanlage
abgeschaltet ist. Die Fördermaschine bleibt natürlich auch in Betrieb, wenn der
Drehschieber bei angestellter Tankstabilisierung vorübergehend mehr oder weniger
lange Zeit in der Mittelstellung verharrt, was z. B. der Fall sein kann, wenn die
maximal zulässige Tankflüssigkeitsstanddifferenz bereits vor dem Umschaltpunkt der
Förderrichtung erreicht ist. Die laufende Fördermaschine arbeitet alsdann gegen
den geschlossenen
Drehschieber. Diese Betriebsweise ist sehr nachteilig;
es treten leicht unzulässige Erwärmungen des Drehschiebers und der Fördermaschine
auf, die empfindliche. Betriebsstörungen zur Folge haben könn@-4l. Eine Kühlung
des geförderten Medium", ist nicht möglich, da ja wegen der durch den Drehschieber
abgesperrten Förderleitung keine Strömung zustande kommen kann.
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Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, däß der Drehschieber
mit einem Kurzschlußkanal ausgeführt wird, über den die Fördermaschine in der Mittelstellung
(Schließstellung) des Drehschiebers fördert. Gemäß weiterer Erfindung erhält der
Drehschieber einen an beiden Enden gabelförmigen Mittelsteg, so daß bei Zwischenstellungen
des Drehschiebers zwischen der Mittelstellung und der rechten bzw. linken Endstellung
der Kurzschlußkreis unterbrochen ist. Diese Ausführung gestattet, die Leistungsregelung
einer Tankstabilisierungsanlage, d. h. die Regelung der Tankflüssigkeitsbewegung
in Abhängigkeit von der jeweiligen Maximalamplitude der Schiffsschwingung, mit der
Umsteuerung des Drehschiebers zu verbinden, indem der Drehschieber proportional
dem Schwingungsausschlag des Schiffes um die mittlere Schräglage mehr oder weniger
weit geöffnet wird.
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Es ist ein Drehschieber für die Umschaltung der Förderrichtung der
Aktivierungsmaschine von Tankstabilisierungsanlagen bekanntgeworden; der so ausgebildet
ist, daß die Aktivierungsleistung durch mehr oder minder weites Öffnen des Drehschiebers
aus seiner Mittelstellung heraus entsprechend den Ausschlägen eines Schlingerwinkelzeigers
geregelt werden kann. Dieser Drehschieber wird jedoch unmittelbar in die Tankverbindungsleitung
eingebaut, ohne daß ein Druck ausgleichsorgan vorgesehen wäre: Auch die bauliche
Ausbildung ist verschieden. Das Gehäuse ist mit einem System von Schlitzen versehen,
die durch drei Ringschieber periodisch geöffnet und geschlossen werden, wobei der
Öffnungsgrad des einen Ringschiebers die Leistung bestimmt. Beim erfindungsgemäßen
Drehschieber lag insofern eine ganz andere Aufgabe vor, als der Drehschieber durch
den bei der Umkehr der Tankflüssigkeitsbewegung einsetzenden plötzlichen Druckausgleich
nicht belastet wird. Demgemäß ergab sich eine von dem Bekannten ganz abweichende
Lösung.
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Die Erfindung soll an Hand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dabei ist die Annahme gemacht worden,
däß es sich um Schlingertankanlagen handelt, bei denen also die beiden zusammenarbeitenden
Tanks an der Steuerbord- und an der Backbordseite des Schiffes angeordnet sind.
Ferner sei als Tankflüssigkeit der Einfachheit halber Wasser angenommen. Es zeigen:
Fig. i den Querschnitt eines Schiffes mit ^:'`Diner Schlingertankanlage, @Fig. 2
a und :2b eine bisher übliche Ausk'r.-tührungsform des in der Förderleitung befindlichen
Drehschiebers, Fit-, . 3 a und 3 b die erfindungsgemäße Ausführung des Drehschiebers
mit Kurzschlußkanal.
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Fi;g. 4:a und qb stellen einen Drehschieber dar, dessen Kurzschlußkanal
einen Mittelsteg besitzt.
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Fig. 5 zeigt die Steuerung der Drehschieberverstellung in Verbindung
mit der Leistungsregelung bei Antrieb des Drehschiebers durch einen Elektromotor,
Fig. 6 dasselbe bei Antrieb des Drehschiebers durch Elektromagnete.
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Fig.7 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Elektromagnetantriebes:
In Fig. i sind die an den beiden Seiten des Schiffes angeordneten Tanks mit i und
2 bezeichnet. Sie sind unten durch einen Flüssigkeitskanal 3 und oben durch einen
Luftkanal 4 verbunden. Das für die Herbeiführung des Druckausgleiches zu betätigende
Absperrorgan ist in Gestalt einer Rückscblagklappe 5 im Luftverbindungskanal q.
angeordnet. Die Durchlaßrichtung der Klappe 5 ist in Abhängigkeit von der Förderrichtung
der Aktivierungsmaschine umsteuerbar. Die dafür vorgesehenen Mittel werden weiter
unten beschrieben.
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Die Aktivierung der- Tankwasserbewegung erfolgt durch das von einem
ständig laufenden Motor artgetriebene Gebläse 6, indem dieses wechselseitig Luft
zwischen den beiden oberhalb des Tankwasserspiegels befindlichen Lufträumen hin
und her fördert und dadurch in dein einen Tankluftraum eine Luftverdünnung, in dem
anderen eine Luftverdichtung hervorruft. In der parallel zur Luftklappe 5 liegenden
Förderleitung 7a, 7b ist der als Umschaltorgan dienende Drehschieber ä angeordnet,
an den die Saugleitung 9 und die Druckleitung io des Gebläses 6 angeschlossen sind.
Durch Verstellen des Drehschiebers wird die Förderrichtung des Gebläses mit Bezug
auf die Tanks i und 2 umgeschaltet. Diese Wirkungsweise ist für Drehschieber der
bisherigen Bauart genauer aus den Fig.2a und 2D ersichtlich. Fig. 2 a zeigt den
Drehschieber S in seiner Schließstellung. An das Gehäuse i i des Drehschiebers sind
einerseits die beiden Hälften 7a bzw. 7b der Förderleitung, anderseits die Saugleitung
9 und die Druckleitung io des Gebläses angeschlossen. Der Drehschieberkörper 8 enthält
zwei Kanäle 12 und
13, die jedoch in der gezeichneten Schließstellung
keinen Durchgang für die Luft freigeben. Das Gebläse fördert gegen den geschlossenen
Schieber, wobei die oben geschilderten Nachteile der unzulässigen Erwärmung. usw.
auftreten. Wird der Schieber nach. rechts gelegt, so gelangt er in die aus der Fig.
2,b ersichtliche Stellung. Hierbei ist die rechte Hälfte 7a der Förderleitung
über den Kanal 12 mit der Saugleitung 9 des Gebläses, die linke Hälfte 7b der Förderleitung
über den Kanal 13 mit der Druckleitung io des Gebläses 6 verbunden, so daß, wie
man unter Zuhilfenahme der Fig. i leicht erkennt, Luft aus dem Tank i in den Tank
z gefördert wird. Wird der Drehschieber dagegen aus seiner Mittelstellung nach links
gelegt, so wird die Förderrichtung umgeschaltet; es wird Luft aus dem Tank 2 in
den Tank i gefördert.
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Erfindungsgemäß werden die geschilderten Nachteile dieser Drehschieberausbildung
durch eine Ausführung gemäß den Fig. 3 a und 3 b vermieden. Das Drehschiebergehäuse
i i ist in gleicher Weise mit vier Anschlußstutzen für die Förderleitung, die Saug-
und die Druckleitung versehen; der Drehschieberkörper 8 wird jedoch mit einem Kurzschlußkanal
14. ausgeführt. In der Mittelstellung des Drehschiebers gemäß Fig. 3 a sind jetzt
ebenfalls beide Tankseiten vom Gebläse abgeschaltet; das Gebläse fördert jetzt jedoch
über einen Kurzschlußkreis, der sich aus folgenden Teilen zusammensetzt: Saugleitung
9, Gebläse 6, Druckleitung io, Kurzschlußkanal 1.4, Saugleitung 9. Fig. 3 b zeigt
den erfindungsgemäßen Drehschieber in seiner Linksstellung, bei der eine Förderung
vom Tankluftraum 2 in den Tankluftraum i stattfindet, während der Kurzschlußkreis
unterbrochen ist. Diese Wirkungsweise ist aus der Figur ohne weiteres verständlich;
ebenfalls leuchtet es ein, daß bei einer Rechtsverstellung des Drehschiebers eine
Förderung in umgekehrter Richtung stattfindet.
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Die Aufrechterhaltung der Gebläseförderung durch den Kurzschlußkreis
in der Mittelstellung des Drehschiebers hat den weiteren Vorteil, daß man in diesen
Kreis einen Kühler einschalten kann, der eine unzulässige Erwärmung der Luft verhindert.
In Fig. i ist dieser Kühler in der Druckleitung des Gebläses bei 15 angedeutet.
Bei Verwendung eines bekannten Drehschiebers nach F ig. 2 a und z b wäre die Anordnung
eines solchen Kühlers sinnlos, da ja hierbei in der Mittelstellung keine Strömung
des Mediums stattfinden, also auch keine Kühlwirkung eintreten kann.
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Gemäß weiterer Erfindung kann (s. Fig. q.a und 4.b) in dem Kurzschlußkanal
des Drehschiebers ein Mittelsteg 16 mit gabelförmigen Enden 17 und 18 vorgesehen
werden. Diese Ausführung hat Bedeutung,. wenn der Drehschieber gleichzeitig die
Aufgabe der Leistungsregelung übernehmen soll. Bisher ging iman nämlich in der Regel
so vor, daß der Drehschieber nur für die Umschaltung der .'Förderrichtung diente,
während die Regelung der Tankwasserbewegung in Abhängigkeit von der jeweiligen Maximalamplitude
des Schlingerwinkels durch einbesonderes Steuerorgan, z. B. durch eine im Luftverbindungskanal
q. angeordnete, mehr oder weniger weit geöffnete Reglerklappe bewirkt wurde. Soll
der Drehschieber gleichzeitig als Leistungsregler dienen, so müssen die Querschnitte
so bemessen sein, daß bei einer maximalen Verstellung nach rechts bzw. nach links
aus der Mittel- oder Schließstellung die maximale Leistung erreicht wird. Wird nun
eine kleinere Leistung der Schlingertankanlage benötigt, so darf der Drehschieber
nicht in seine Endlagen gefahren werden, sondern er muß in Abhängigkeit von der
benötigten Leistung, d. h. proportional dem Schlingerwinkel, in eine Zwischenstellung
verdreht werden. Alsdann gibt der Drehschieber nicht den vollen Querschnitt, sondern
nur einen der erforderlichen Leistung entsprechenden Querschnitt frei, womit die
Anpassung der Förderleistung an die gewünschte Dämpfungsleistung erreicht ist.
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Fig. 4:a zeigt den erfindungsgemäßen Drehschieber mit Mittelsteg -in
der Mittel- oder Schließstellung; gestrichelt ist noch die linke Endlage des Drehschiebers
eingezeichnet. In der Mittelstellung wie in den Endlagen hat der Mittelsteg noch
keine Bedeutung, wohl aber ist er unbedingt notwendig, wenn der Drehschieber infolge
zu vermindernder Gebläseleistung in eine Zwischenstellung gefahren wird. Fig. q.b
zeigt eine solche Zwischenstellung des Drehschiebers; bei der mit geringer Leistung
Luft von dem Tank :2 in den Tank i gefördert wird. Die erforderliche Ouerschnittsverminderung
würde zwar auch durch einen nach Fig. 3 a oder 3 b ausgeführten Drehschieber erreicht
werden, jedoch würde alsdann der Kurzschlußkreis bestehen bleiben. In der in Fig.
q,b gezeigten Zwischenstellung ist es jedoch für ein einwandfreies Arbeiten der
Anlage unbedingt erforderlich, daß der Kurzschlußkreis unterbrochen ist, und das
wird, wie aus' der Figur klar hervorgeht, mit dem Mittelsteg 16 und den gabelförmigen
Enden 17 und 18 erreicht. In Fig. q.b ist gestrichelt eine weitere Zwschenstellung
des Drehschiebers eingezeichnet, die einer größeren Gebläseleistung entspricht.
Auch hierbei wird, wie aus der Figur ohne weiteres hervorgeht, dieselbe Wirkung
erreicht.
Zum richtigen Verständnis der Wirkungsweise müß noch die
Betätigung der Rückschlagklappe 5 genauer erläutert werden: Für die Betätigung der
Rückschlagklappe sind zwei Riegel i9 und 2o vorgesehen, die an den Ankern zweier
Elektromagnete 21 und= 22 befestigt sind und somit deren Bewegungen mitmachen. Der
Stromkreis des Elektromagneten 2i ist einerseits an ein Kontaktsegment 2q., anderseits
an einen Kontakthebel 23 geführt; letzterer sitzt auf der Achse des Drehschiebers
8 und wird somit entsprechend der Verstellung des Drehschiebers bewegt. Der Stromkreis
des Elektromagneten 22 ist an den gleichen Hebel 23 und an ein weiteres Kontaktsegment
25 angeschlossen. In der Mittelstellung des Drehschiebers befindet sich der Kontakthebel
23 zwischen den beiden Kontaktsegmenten 2q. und 25, so daß die Stromkreise beider
Elektromagnete unterbrochen sind. Unter dem Einfluß von Druckfedern wird sowohl
der Riegel i9 wie auch der Riegel 2o nach unten gedrückt, so däß die Klappe 5 nach
beiden Richtungen hin blockiert ist und die Verbindung zwischen den beiden Tanklufträumen
absperrt. Wird der Drehschieber 8 nach rechts verstellt; so dreht sich auch der
Kontakthebel23 nach rechts, und unmittelbar nach Verlassen seiner Mittelstellung
macht er mit dem Kontaktsegment 2,4 Kontakt; so daß der Stromkreis geschlossen und
der Elektromagnet 21 erregt wird. Letzterer zieht seinen Anker und damit auch den
Riegel i9 an; die Klappe 5 wird nach einer Richtung hin freigegeben, und zwar in
einem solchen Sinne; daß Luft vom Tank i durch den Luftkanal q. nach dem Tank 2
strömen kann: Durch die Verstellung des Drehschiebers 8 ist aber auch gleichzeitig
das Gebläse 6 über die Förderleitung 7a, 7k derart an die Tanklufträume angeschlossen,
daß Luft aus dem Tank i in den Tank :2 gefördert wird, und zwar auf folgendem Weg:
Tank i, rechte Hälfte 7a der Förderleitung, Drehschieber 8, Saugleitung 9, Gebläse
6, Druckstutzen io, Drehschieber 8, linke Hälfte 7v der Förderleitung, Tank 2. Die
Luftklappe 5 dient also im wesentlichen nur als Ausgleichsklappe, über die sich
ein bei der Umschaltung der Fördervorrichtung vorhandener Druckunterschied in den
Tanklufträumen ausgleicht: Unmittelbar nach erfolgtem Ausgleich fällt die Klappe
5 durch ihr Eigengewicht oder unterstützt durch eine Feder in die Mittelstellung
zurück. War die Anlage bereits in Betrieb und wird der Drehschieber nach rechts
gefahren, so findet über die Klappe 5 ein Druckausgleich zwischen dem durch die
vorhergehende halbe Periode der Förderung im Tank i geschaffenen Luftüberdruck und
dem im Tank 2 geschaffenen Luftunterdruck statt, wodurch der Strömungsvorgang der
Fördermaschine 6 unterstützt wird, ohne diese selbst zu belasten. Beim Verstellen
des Drehschiebers nach links wird der oben beschriebene `vom Gebläse 6 hervorgerufene
Strömungsvorgang umgeschaltet; gleichzeitig erfolgt eine Umsteuerung der Durchlaßrichtung
der Luftklappe 5, indem jetzt der Elektromagnet 22 durch den Kontaktschluß 23, 25
erregt wird und den Riegel 2o nach oben zieht. Es kann jetzt ein plötzlicher Druckausgleich
zwischen den beiden Tanks in Richtung von links nach rechts erfolgen.
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Der Antrieb des Drehschiebers kann hydraulisch, elektrisch oder in
sönstwie geeigneter Weise erfolgen. In Verbindung mit der Leistungsregelung ist
der elektrische Antrieb sehr vorteilhaft, und zwar kann dabei die Verstellung des
Drehschiebers durch einen Elektromotor oder durch Elektromagnete erfolgen. In Fig.
i ist der Drehschieber mit Elektromotorenantrieb .dargestellt. Der Antriebsmotor
ist mit 26 bezeichnet. Auf seiner Welle sitzt eine Schnecke 27, die mit einem auf
der Achse des Drehschiebers 8 angeordneten Schneckenrad zusammenarbeitet und somit
je nach dem Drehsinne des Motors den Drehschieber in der einen oder anderen Richtung
verstellt. Das Umschalten der Förderrichtung, d. h. das Verstellen des Drehschiebers
aus der Rechtsstellung in die Linksstellung oder umgekehrt muß in einem geeigneten
Zeitpunkt der Schlingerperiode, z. B. beim Durchgang des Schiffes durch seine mittlere
Schräglage, vorgenommen werden. Die Ermittlung des richtigen Steuerkommandos erfolgt
durch das . Steuergerät 28, das so ausgebildet sein kann,. daß es nicht nur auf
die Schlingerwinkel anspricht, sondern gleichzeitig etwa vorhandene statische Schräglagen
des Schiffes berücksichtigt. Steuergeräte dieser Art sindbekannt. Sie brauchen,
da sie nicht den Gegenstand dieser Erfindung bilden, in ihren Einzelheiten hier
nicht näher erläutert zu werden. Für die vorliegende Betrachtung genügt der Hinweis,
daß auf der Welle des Steuergerätes ein Kontaktarm sitzt, der in Verbindung mit
Kontaktsegmenten die Umschaltung des Drehschiebers im gewünschten Zeitpunkt bewirkt,
und es braucht im Zusammenhang mit der Leistungsregelung nur noch die besondere
Ausbildung der Kontaktbahnen und der elektrische Anschluß an einen sogenannten Verteiler
29; der die Einschaltung der richtigen Leistungsstufe vornimmt; näher erläutert
zu werden. Die Ausbildung dieser Teile ist aus der Fig. 5, auf die weiter unten
eingegangen wird, zu ersehen.
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Das Tankwasser darf zur Vermeidung von Wasserschlägen oder sonstigen
Betriebsstörungen nur bis zu einer gewissen Höhe ansteigen. Es müssen daher Mittel
vorgesehen werden,
damit für den Fall, daß die maximale Wasserstandsdifferenz
erreicht ist, bevor noch das Steuergerät das Steuerkommando für Umschalten liefert,
der Drehschieber 8 in seine Mittelstellung gefahren, die Förderung also unterbrochen
wird.. Zu diesem Zwecke ist in jedem Tank ein Endlagenschalter vorgesehen. Der Endlagenschalter
im Tank i besteht aus einem Schwimmer 33, an dem eine mit einem Kontakt 35 versehene
Stange 34 befestigt ist. Der Kontakt 35 wird sich also mit dein Wasserstand heben
und senken. Schiffsfest angebracht ist eine Kontaktfläche 36, und zwar in einer
derartigen Lage, daß bei Erreichen des maximalen Wasserstandes der Kontakt 35 auf
die Kontaktbahn 36 aufläuft. Dadurch wird der Stromkreis eines Relais 32 geschlossen,
das einen Umschalter 31 betätigt. Dieser Umschalter schaltet den Elektromotor 26
vom Steuergerät ab und auf die Schaltvorrichtung 30, die das Kommando für die Verstellung
des Drehschiebers in Mittelstellung gibt. Der Endlagenschalter 33' bis 36' für den
Tank 2 ist genau so ausgebildet und zum Endlagenschalter 33 bis 36 des Tanks i parallel
geschaltet, so daß er in genau derselben Weise auf das Relais 32 einwirken kann.
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Die genauere Wirkungsweise der Schalt-und Steuermittel 28 bis 32 soll
nun an Hand der Fig. 5 beschrieben werden. Auf der Ausgangswelle 37 des in seinen
Einzelheiten weiter nicht dargestellten Steuergerätes 28 sitzt der Kontakthebel
37, der aus seiner gezeichneten Mittelstellung entsprechend dem jeweiligen Schlingerwinkel
nach rechts oder links bewegt wird und dabei über Kontaktbahnen gleitet. Die rechte
Kontaktbahn ist durch Isolierstücke 38 in drei Segmente 39, 40 und 41 unterteilt,
ebenso die linke Kontaktbahn durch Isolierstücke 42 in drei Segmente 43, 44 und
45. Der Antriebsmotor 26 für den Drehschieber ist über das Steuergerät
28 derart an die Stromquelle 46 angeschlossen, daß bei einem Ausschlag des
Kontakthebels 37 nach rechts der Motor im einen Sinne, bei einem Ausschlag nach
links im anderen Sinne angetrieben wird (Rechts- und Linkswicklung). Die Verstellung
des Drehschiebers 8 entsprechend der gewünschten Leistung kann stetig oder stufenweise
erfolgen. In der Figur ist ein Beispiel für die in besonders einfacher Schaltung
durchführbare stufenweise Verstellung dargestellt. Es seien außer der Mittel- oder
Schließstellung drei verschieden weite Offenstellungen des Drehschiebers nach rechts
bzw. nach links angenommen, entsprechend drei verschiedenen Leistungsstufen, und
demgemäß sind auch die beiden Kontaktbahnen des Steuergerätes 28 in je drei Segmente
unterteilt.
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Die stufenweise Verstellung des Drehschiebers wird durch den Verteiler
29 erreicht, der aus zwei Kontaktsätzen, je ein Kontaktsatz für den Rechtslauf bzw.
für den Linkslauf des Motors, mit zugeordneten Nockenscheiben besteht. Die Nockenscheiben
sind auf der Drehwelle 47 des Motors 26 oder auf einer langsam Laufenden Vorgelegewelle
angeordnet, und zwar sind die drei Kontaktscheiben 48 bis 5o mit ihren Kontakten
54 bis 56 an die Segmente 39 bis 41 der rechten Kontaktbahn des Steuergerätes, die
drei Kontaktscheiben 51 bis 53 mit Kontakten 57 bis 59 an die Segmente 43 bis 45
der linken Kontaktbahn angeschlossen.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Gleitet der Kontakthebel 37 von seiner
Mittelstellung auf das Segment 39, so wird durch den Kontakt 37, 39 der folgende
Stromkreis geschlossen: Stromquelle 46, Kontakthebel 37, Segment 39, Kontakt 54,
Kontakt 3 ja des Umschalters 31, Motor 26, Stromquelle 46. Der Motor beginnt zu
laufen, beispielsweise in Rechtsdrehung. Damit werden gleichzeitig die Nockenscheiben
des Verteilers verdreht. Die Nockenscheibe 48 ist derart auf der Welle 47 angeordnet,
daß ihr Nocken gegen die Zunge des Kontaktes 54 stößt und damit den Stromkreis unterbricht,
sobald der Drehschieber in die der Verstellung des Kontakthebels 37 entsprechende
Stellung gekommen ist. Der Drehschieber ist damit etwa in die Stellung I der Fig.
4b bzw. in die dazu symmetrische rechte Stellung gefahren worden und verharrt nun
zunächst in dieser Offenstellung. Kehrt die Schlingerbewegung, - nachdem der Kontakthebel
37 das Segment 39 erreicht hat, um, so gelangt nach dem Nulldurchgang der Kontakthebel
auf das Segment 43 der linken Kontaktbahn, und es wird jetzt ein neuer Stromkreis
geschlossen, der aus folgenden Teilen besteht: Stromquelle 46, Kontakthebel 37,
Segment 43, Kontakt 57, Kontakt 3ib des Umschalters 31, Motor 26, Stromquelle 46.
Der Motor wird jetzt wieder in Gang gesetzt, und zwar mit Linksdrehung. Der Drehschieber
wird also zurückgedreht, und zwar über die Nullstellung hinaus nach der entgegengesetzten
Seite, bis die dem Kontakt 57 zugeordnete Nockenscheibe 51 den Stromkreis unterbricht.
Das geschieht, sobald der Drehschieber 8 in die dem Ausschlag des Kontakthebels
bis zum Segment 43 entsprechende Stellung gekommen ist.
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Sobald also der Kontakthebel 37 zwischen den Segmenten 39 und
43 hin und her bewegt wird, wird der Drehschieber abwechselnd nach links bzw. nach
rechts in einem Ausmaße, der diesem Steuerausschlag des Kontakthebels 37 entspricht,
verstellt. Bei größer werdendem Schlingerwinkel streicht der Kontakthebel 37 über
das Segment 39 hinweg und gelangt auf das Segment 40. Das hat zur Folge, daß
unmittelbar
nach Unterbrechung des Stromkreises durch die Nockenschraube 48 ein anderer Stromkreis
geschlossen-wird, nämlich über Stromquelle 46, Kontakthebel 37, Segment 40, Kontakt
55, Kontakt 3ia, Motor 26, Stromquelle 46. Der Motor wird also im gleichen Drehsinne
weiterbewegt. Die Drehung wird unterbrochen, sobald der Drehschieber in die dein
Segment 40 zugeordnete Stellung II (Fig: 4b) gelangt ist. Zu diesem Zweck ist die
Nockenscheibe 49 derart auf der Welle 47 angeordnet und der Nöcken so ausgebildet,
daß nach Erreichen dieser Stellung der Nocken gegen die Zunge des Kontaktes 55 schlägt
und damit den Strom unterbricht. In derselben Weise wirken bei maximaler Leistung
entsprechend der Stellung III des Drehschiebers (Fig.4a) das Segment 44 der Kontakt
56 und die Nöckenscheibe 5o zusammen. Ebenso sind den Segmenten 44 und 45 der linken
Kontaktbahn des Steuergerätes die Kontakte 58 und 59 mit den Nockenscheiben 52 und
53 zugeordnet. Auf diese Weise ist also erreicht; däß stets die Stellung des Drehschiebers
8 in Übereinstimmung mit den vom Steuergerät gegebenen und am Ausschlage des Kontakthebels
37 sichtbar gemachten Kommandos steht. Die Nocken der Nockenscheiben 48 und 49 sowie
5 r und 52 werden so breit ausgeführt, daß die zugehörigen Stromkreise auch bei
Einschalten einer höheren Leistungsstufe geöffnet bleiben, damit der Schaltvorgang,
insbesondere das Zurückdrehen des Drehschiebers bei der höheren Leistungsstufe nicht
durch die Stromkreise der niedrigeren Leistungsstufen gestört wird.
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Für die Überwachung der Steuervorgänge durch die Endlägenschalter
ist die Schaltvorrichtung 30 vorgesehen, die aus zwei Schaltscheiben 6o und
6 1 und zugehörigen Kontakten 62 und 63 besteht. Die Schaltscheiben 6o und
61 sind ebenfalls auf der Motorwelle 47 . bzw. auf einer langsam laufenden Vorgelegewelle
angeordnet; die Kontakte 62 und 63 können über den Umschalter 3 i an den Motor
26 angeschlossen werden. Die gezeichnete Stellung der Schaltscheiben entspricht
der Mittelstellung des Kontakthebels 37: Die Kontakte 62 und 63 sind dabei geöffnet.
Sobald sich der Motor zu drehen beginnt und dabei die Schaltscheiben z: B. in Pfeilrichtung
aus ihrer Mittelstellung bringt, wird der Kontakt 63 durch die Schaltscheibe 61
geschlossen; der Kontakt 62 bleibt jedoch weiterhin geöffnet: Die Schließung des
Kontaktes 63 ist jedoch so lange wirkungslos, wie der Umschalter 31 nach links gelegt
ist. Macht jedoch Endlagenschalter 35, 36 bzw. 35', 36' (Fig. z) Kontakt, so wird
das Relais 32 erregt, das den Umschalter 31 nach rechts legt. Motor und Drehschieber
sind damit vom Steuergerät 28 abgeschaltet, aber über den Kontakt 3 zb und den geschlossenen
Kontakt 63 ist der Motor an die Stromquelle 46 angeschlossen, und zwar 'derart,
daß der Motor den Drehschieber in seine Mittelstellung zurückdreht. Ist die Mittelstellung
erreicht, so sind beide Kontakte 62 und 63 stromlos, und der Drehschieber
verharrt in seiner Mittelstellung: Er kann erst wieder aus seiner Mittelstellung
herausgefahren werden; wenn der Endlagenschalter seinen Kontakt unterbricht, wodurch
Motor und Drehschieber alsdann wieder durch den sich nach links legenden Umschalter
31 den Steuerkommandos des Steuergerätes 28 unterworfen ist. Tritt der Endlagenschalter
35@, 36' in Tätigkeit, so erfolgt in genau der gleichen Weise durch die Schaltscheibe
6o und den Kontakt 62; da ja ' jetzt der Drehschieber in entgegengesetzter Richtung
verstellt worden ist, ein Abschalten des Motors und Drehschiebers vom Steuergerät
28 und die Zurückdrehung des Drehschiebers in seine Mittelstellung.
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Es ist bekannt, bei der Leistungsregelung durch eine in der Tankverbindungsleitung
angeordnete Drosselklappe diese durch einen Elektromotor zu verstellen, der über
eine in Segmente unterteilte Kontaktvorrichtung ein-und ausgeschaltet wird. Die
Kontakte bewirken jedoch nicht unmittelbar das Ein- und Ausschalten, sondern sie
wirken zunächst auf Relais, und erst durch die Anzahl der durch die Kontaktvorrichtung
eingeschalteten Relais wird die Zeitdauer der Einwirkung des Elektromotors auf die
Drosselklappe und damit deren Öffnungsgrad bestimmt. Bei der oben beschriebenen
Einrichtung erfolgt dagegen die Verstellung des Drehschiebers unmittelbar durch
das vom Kontaktarm erreichte Kontaktsegment. Der maximale Ausschlag des Kontaktarmes
bestimmt unmittelbar die einzuschaltende Leistungsstufe; es werden keine zusätzlichen
Relais benötigt.
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Der Antrieb d es Drehschiebers durch Elektromagnete ist in Fig. 6
dargestellt. Mittels des Verstellhebels 64, der an seinem freien Ende als Kurbelschleife
65 ausgebildet ist und über das Zahnradgetriebe 64a auf die Achse des Drehschiebers
8 einwirkt, kann der Drehschieber nach rechts oder links verdreht werden. In die
Kurbelschleife 65 greift zu diesem Zweck ein Zapfen 66 ein, der auf einer in den
Führungen 68 und 69 hin und her gleitenden Achse 67 sitzt. Diese Achse 67 trägt
die Anker 70 und 71 zweier Elektromagnete 72 und 73. Das rechte und
linke Ende der Magnetachse 67 ist durch zwei Teller 74 und 75 abgeschlossen. Zwischen
diesen Tellern und den festen Widerlägern 76 und 77 ist je ein aus drei Federn 78,
79 und 8o bzw. 78', 79'
und 8o' bestehender Federsatz angeordnet.
Schließlich
sind noch zwei feste Anschläge $ z und 82 für die Hubbegrenzung vorgesehen.
Der Strom für die Erregung des Magneten 72
wird der Stromquelle 83 entnommen,
und für den Magneten 73 ist die Stromquelle 84 vorgesehen. In den Stromkreis der
Elektromagnete ist ein Widerstand 85 bzw. 86 und die rechte bzw. linke Kontaktbahn
des Steuergerätes 28 eingeschaltet. Der Kontakthebel 37 und die zugehörigen
Kontaktbahnen sind genau so ausgebildet und wirken bezüglich der Steuerkommandos
genau so wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5. Es sind deshalb die gleichen
Bezugszeichen verwendet worden. An die Stelle ;des Verteilers treten jedoch jetzt
die Widerstände 85 und 86 in der bekannten Spannungsteilerschaltung. Von ,diesen
Widerständen führen drei Anzapfungen zu den einzelnen Segmenten der Kontaktbahnen.
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In der Mittelstellung des Kontakthebels 37 sind beide Stromkreise
der Elektromagnete unterbrochen, und die Anordnung ist so getroffen, daß sich der
Drehschieber dabei in seiner Mittelstellung befindet. Macht der Kontakthebel 37
auf der rechten Kontaktbahn Kontakt, so wird der Magnet 72 erregt, und zwar
ist die auf den Anker 7o ausgeübte Zugkraft des Magneten abhängig von der Größe
der eingeschalteten Spannung. Man sieht leicht, daß der Magnet bei Stromschluß über
Segment 39 an der kleinsten Spannung, bei Stromschluß über Segment 4o an einer mittleren
Spannung und bei Stromschluß über Segment 41 an der größten Spannung liegt, und
dementsprechend ist auch die Zugkraft verschieden. Inder ersten Stellung wird der
Anker so weit in,den Magneten hineingezogen, daß der Abschlußteller 74 der Ankerachse
67 etwa in die durch I gekennzeichnete Lage gelangt. Die Feder 78 wird also um den
Ankerhub zusammengedrückt, während das rechte Ende der Feder 79 gerade zum Anliegen
an den Federteller 74 kommt. Steht der Kontakthebel auf Segment 4o, so gelangt der
Teller ;.4 in die Stellung II, bei :der gerade der Anfang der Feder 8o erreicht
ist. Es werden also die Federn 78 und 79 zusammengedrückt. Die Endlage des Abschlußtellers
74 bei größter Leistung entsprechend der Stellung des Kontakthebels auf dem Segment
4 1 ist durch den festen Anschlag 81 fixiert. Es werden in diesem Falle alle drei
Federn zusammengedrückt. Entsprechend der Verschiebung des Abschlußtellers 74 in
.die Lagen I, II oder III wird der Drehschieber 8 durch die Kurbelschleife 65 und
den Verstellhebel 64 in die Stellungen I, II und III (Fig. 4a und 4b) gedreht. Der
Elektromagnet 73 bleibt während dieser Vorgänge stromlos, so daß er di'e beschriebenen
Vorgänge nicht. beeinflussen kann. Es wird lediglich :der zugehörige Anker 71 durch
die gemeinsame Ankerachse 67 weiter nach links verschoben, und der Federteller 75
wird von der Feder 78' abgehoben. Bei Ausschlag des Kontakthebels 37 nach links
tritt in genau der gleichen Weise der Magnet 73 in Tätigkeit; der Magnet
72 ist dabei stromlos.
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Für das Zurückdrehen des Drehschiebers in seine Mittelstellung bei
Erreichen der maximal zulässigen Wasserstandsdifferenz sind in den Stromkreisen
der beiden Elektromagnete Endlagenschalter 87 und 88 vorgesehen, die im allgemeinen
geschlossen sind und erst bei Erreichen der maximalen Wasserstandsdifferenz durch
eine in den Tanks angeordnete Schwimmeranordnung o. d.gl. geöffnet werden. In einem
solchen Falle sind dann beide Elektromagnete stromlos, so daß die Ankeranordnung
unter dem Einfluß der Federn in die gezeichnete Mittelstellung zurückkehrt, Daß
für die Kompensation der Zugkraft der Elektromagnete je drei Federn vorgesehen sind
anstatt einer einzigen, hat den folgenden Grund: Es sei Bezug genommen auf das Diagramm
der F.ig.7, das in ausgezogenen Linien die zu überwindende Federkraft in Abhängigkeit
vom Hub des Elektromagneten, in gestrichelten Linien die Zugkraft des Elektromagneten
veranschaulicht. Das Federdiagramm der Feder 78 ist mit a bezeichnet, das Diagramm
für die Zugkraft des Magneten in der ersten Leistungsstufe mit m. Würde man sich
an Stelle der drei Federn 78 bis 8o mit einer einzigen Feder 78 begnügen, die entsprechend
der geforderten Leistung bis zu den Punkten I, 1I bzw. III zusammengedrückt wird,
so ergäbe sich ein labiler Zustand. Im Punkte I muß Gleichgewicht zwischen Zugkraft
des Magneten und Federkraft bestehen. Überwiegt jedoch die elektrische Kraft nur
um ein geringes, so würde der Federteller 74 über ,die Stellung I hinaus noch weiter
nach links gezogen werden, und zwar bis zum festen Anschlag 81. In der Stellung
I tritt deshalb die Feder 79 in Wirkung, deren Diagramm mit b bezeichnet ist. Man
sieht, daß jetzt die Federkraft Überwiegt, so daß jetzt ,der Federteller 74 eindeutig
in der Stellung I fixiert ist. Genau das gleiche gilt für die Stellungen des Kontakthebels
37 auf den Segmenten 4o und 41, die den Stellungen II und III des Federtellers 74
entsprechen. Das Federdiagramm der Feder 8o ist mit c bezeichnet. Die Diagramme
für die Zugkraft der Elektromagnete bei der zweiten und dritten Leistungsstufe (Segment
40 bzw. 41) tragen die Bezeichnung n und o. In der dritten Leistungsstufe wird die
Verschiebung des Federtellers 74 in die Stellung III
dadurch bewirkt,
daß bis zu dieser Stellung die Zugkraft des Magneten in jedem Punkte die Federkraft
überwiegt. Von diesem Punkte etwa überwiegt die Federkraft, ein Hinausschnellen
des Federtellers über die Stellung III wird jedoch durch den festen Anschlag8r verhindert: