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Synchronisiereinrichtung für Verbrennungsmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zum Synchronisieren von mehreren Verbrennungsmaschinen,
von denen jede auf ein Sonnenrad eines Planetenradgetriebes arbeitet; die Planetenräder
wirken bei ungleichmäßigem Lauf der beiden Maschinen auf die Brennstoffzufuhr der
einen Maschine im Sinne des Wiederh.erstellens des Gleichlaufes ein.
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Von einer guten Synchronisiereinrichtung wird vor allem ein schnelles
Wiederherstellen des durch unbeabsichtigte Einflüsse gestörten Gleichlaufes der
betreffenden Maschinen verlangt, wobei jedoch ein Überregeln in-der jeweils entgegengesetzten
Richtung möglichst vermieden werden muß. Weiterhin ist dafür zu sorgen., daß die
bei ungleichem Lauf der Maschinen selbsttätig wirksam werdende Regeleinrichtung
einerseits nach Wiederherstellen des Gleichlaufes genau auf die für den, gerade
vorliegenden Betriebszustand eingestellte Brennstoffmenge zurückregelt, anderseits
bei durch besondere Verhältnisse, z. B. Hartruderlagen des Schiffes, bedingten verschiedenen
Drehzahlen der Maschine auch ohne Eingreifen des Bedienungspersonals diesen Verhältnissen
nicht dauernd entgegen-. wirkt. Diesen Anforderungen wird; wie weiterhin aufgezeigt
werden soll, durch den Erfindungsgegenstand besser als durch die bekannten Einrichtungen
Rechnung getragen. Man hat bereits Anordnungen vorgeschlagen, bei denen, jede Maschine
auf eines der Sonnenräder eines Planetenradgetriebes arbeitet, wobei das Planetenrad
bei einem auftretenden Unterschied der Umdrehungszahl der beiden Maschinen eine
Bewegung erhält; die unmittelbar oder mittelbar auf 'die Brennstoffzufuhr einer
der Maschinen wirkt, so daß die Umdrehungszahl dieser Maschine wieder in Übereinstimmung
mit der- anderen Maschine gebracht wird.
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Bei den bekannten, zu dem erwähnten Zweck dienenden Einrichtungen
sind Keane Maßnahmen getroffen, um die mit der Regulierwelle in Verbindung stehende
Handregelung beim selbsttätigen Verdrehen der Regulierwelle in ihrer Stellung zu
belassen
und die vom Ausgleichsgetriebe beeinflußte hydraulische
Steuerung nach Wiederherstellen des Gleichlaufes sofort in ihre ursprüng-, liehe
Lage zurückzuführen. Daher kann.in` diesem Falle ein andauerndes Herumpende In.:
um den Gleichlaufzustand nicht vermieden werden. Außerdem ist es mit diesen Ein
richtungen nicht möglich, die beim Synchronisieren mit verstellter Handregelung
der nachgeregelten Maschine B mit der Handregelung der anderen Maschine A zu kuppeln,
was in bestimmten Fällen erwünscht ist, denn dann würde j a kein Synchronisieren
erreicht, sondern der Zustand beider Maschinen verändert werden: Ferner können die
bekannten Einrichtungen nur durch Abstellen des als Übertragungsmittel benutzten
Drucköles ausgeschaltet werden. Wenn; also das rechtzeitige Ab-
stellen des
Drucköles vergessen wird, wirkt die Einrichtung nicht nur bei Rückwärtsfahrt, sondern
auch dann in unerwünschter Weise, wenn dem durch besondere Betriebsverhältnisse,
z. B. Hartruderlagen., bedingten ungleichen Lauf der beiden Maschinen zweckmäßig
nicht entgegengewirkt werden soll.
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Auch wird die Brennstoffmenge der vom Ausgleichgetriebe beeinflußtenMaschine
beim Verschieben des Steuerkolbens in zunehmender Weise bis zur größten: oder kleinsten
Menge verändert, so daß gerade unmittelbar vor dem wiederhergestellten Gleichlauf
der Maschine der stärkste Regelimpuls auf die Maschine erfolgt, die daher den Gleichlaufzustand
immer überfährt und um ihn herumpendelt.
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Es gibt .noch eine andere Gattung von Einrichtungen; bei denen, wie
durch praktische Erfahrungen bestätigt worden ist, das Einwirken. der elektrischen
Regeleinrichtung auf den Gang der jeweils nachzuregelnden Maschine zu langsam erfolgt,
weil nach dem Schließen des Stromkreises erst der zugehörige Motor aus dem Ruhezustand
anlaufen muß, bevor er über einen Schneckentrieb die Regulierwelle der Brennstoffpumpe
verstellt.
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Bei diesen älteren Einrichtungen ist ferner nicht- dafür gesorgt,
daß die Handregelung der nachgeregelten Maschine während des Synchronisierens unverändert
bleibt und die :Maschine nach Wiederherstellen des Gleichlaufens sofort auf die
frühere Brennstoffmenge zurückgeregelt wird.
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Ferner wird hier dienachgeregelteMaschine ebenfalls in zunehmendem
Maße beeinflußt, je näher sie dem Gleichlaufzustand kommt, so daß der Gleichlaufzustand
auch bei dieser Anordnung aller Voraussicht nach stets überfahren wird.
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Erfindungsgemäß wird an der nachzuregelnden Maschine das auf die Brennstoffzufuhr
einwirkende Regelgestänge bei ungleichem Lauf der Maschinen selbsttätig von der
Handregelung losgekuppelt, aus seiner Mittellage hei begrenztem Verändern der jeweils
einzusellenden Brennstoffmenge verstellt, reit dem 4nverändert gebliebenen Handregelorgan
'wieder gekuppelt und nach Wiederherstellen des: Gleichlaufens der beiden Maschinen
ebenfalls selbsttätig in seine ursprüngliche Mittellage zurückverstellt.
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Beim Anwenden der Erfindung wird ein schnelles Wiederherstellen des
gestörten Gleichlaufes dadurch erreicht, daß nach dem Eingreifen der Synchronisiereinrichtung
das Regelgestänge für die Dauer seiner Bewegung von der Handregelung losgekuppelt
und sofort auf eine größere oder kleinere Brennstoffmenge verstellt wird, die in
zweckmäßiger Weise begrenzt ist und nicht mit der Dauer, d. h. also etwa noch bei
Wiederannähern an den Gleichlaufzustand, weiter zunimmt. Beim Erreichen des Gleichlaufzüstandes
wird die selbsttätige Einrichtung ausgeschaltet und die Brennstoffmenge sofort auf
den der unverändert gebliebenen Handregelung entsprechenden Wert zurückverstellt,
der beim Fehlen von Störungen das Einhalten des jeweils gewünschten Zustandes gewährleistet.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der angemeldeten Einrichtung, der
bei den bekannten Einrichtungen ebenfalls nicht vorhanden ist, besteht darin, daß
sie nicht nur von Hand mit Hilfe von Hebeln abgeschaltet werden kann, sondern das
auch selbsttätig besorgt, wenn, es infolge besonderer Verhältnisse erforderlich
ist. Es schadet also nichts, wenn das Abschalten vergessen wird.
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Die Erfindung kann auch bei einer größeren Anzahl Maschinen als zwei
Anwendung finden. In diesem Falle hat jede nachzuregelnde Maschine ihr eigenes Planetenradgetriebe,
und diese Getriebe werden alle durch eine einzige der Maschinen, die Steue -maschine,
geregelt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
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Fig. r zeigt eine Maschinenanlage finit zwei Verbrennungsmotoren,
auf die die Erfindung angewendet ist.
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Fig. a zeigt schematisch die Anordnung und Wirkung des bei dieser
Anlage angewendeten Planetenradgetriebes mit Zubehör.
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Fig. 3 ist ein horizontaler Querschnitt des mit den beiden Maschinen
verbundenen Planetenradgetriebes sowie der damit verbundenen Anzeige- und Schaltvorrichtung
mit den durch diese Einrichtung gesteuerten Kontakten und Schaltern.
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Fig. q: zeigt einen Querschnitt, teilweise Ansicht, der vom Planetenradgetriebe
gesteuerten Magnetanordnung sowie die Einrichtung,
die dazu dient,
.bei Erregen eines der Magnete die Verbindung mit dem Handregelorgan zu lösen.
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Fig. 5 zeigt in größerem Maßstabe die Anzeige- und Einstellvorrichtung
für die Kontakte sowie die Einrichtung, um die Vorrich-, tung außer Betrieb zu setzen.
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Fig. 6 ist eine zu Fig. 5 gehörende Seitenansicht.
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Die Kurbelwelle jeder der Maschinen i und 2 (Fig. i) sind durch Kegelräder,
die in Gehäusen '3 und 4 gelagert sind, mit Achsen 5 und 6 gekuppelt, die über Kreuzgelenkkupplungen
7 und 8, Wellen 9 und i o, einen zweiten Satz Kegelräder i i und 12 sowie die Wellen
13 und 14 antreiben. Eine Welle bildet die Verlängerung der anderen. Sie sind miteinander
oder m,it einem der Sonnenräder 16 und 15 eines Planetenradgetriebes 17 gekuppelt.
Das Planetenrad 18 (Fig. 2 und 3) dieses Getrie#bes dreht sich um eine Achse i9,
deren Lagerstuhl 2o an einem auf der Welle 14 in einem Kugellager 21 lose drehbaren
Kegelrad 22 angeordnet ist. Das Kegelrad 22 ist im Eingriff mit einem zweiten Kegelrade
23, dessen Achse 24 zur Achse 14 senkrecht steht. Die Achse 24 ist in einer seitlichen
Verlängerung 25 des Gehäuses 26 des Planetenradgetriebes gelagert und trägt eine
unrunde Scheibe 27 (vgl. Fig. 3 biss 5), gegen deren Umfang unter Federdruck stehende
Rollen 2,8
und 29 gedrückt werden. Diese Rollen sind an Hebeln 30 und
31 befestigt.(Fig. 5), deren Drehachsen 32, 33 in mit dem Gehäuse 25 fest verbundenen
Büchsen 34, 35 gelagert sind. Die Achsen 32 und 33 liegen in. der Verlängerung der
Achsen 36, 37 und -sind mit diesen Achsen sowie mit zwei Schaltern 38 und 39 gekuppelt,
die beim Drehen der Kurvenscheibe 27 aus ihrer normalen Lage das Schließen der erforderlichen
elektrischen Steuerkreise bewirken.
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In Fig. 2 ist die Schaltung und die gegenseitige Verbindung der verschiedenen
Teile dargestellt. Beim Drehen der Scheibe 27, z. B. im Uhrzeigersinne, läuft die
Rolle 28 von dem Teil der Scheibe 27 mit dem größten Durchmesser ab, wodurch der
Arm 30 (Fig.5), der diese Rolle trägt, um seinen Drehpunkt 32 gedreht wird, was
ein Umstellen des Schalters 39 (Fig. 2) zur Folge hat. Die in Fig. 2 links von der
Scheibe 27 scheinatisch dargestellten Kontakte werden demzufolge geschlossen. Dies
bewirkt, daß die Magnetwicklung 43 (Fig. 4) Strom erhält, von dem positiven Pol
der Stromquelle über einen Kontakt und ferner über den geschlossenen oberen Kontakt
am Schalter 39, die Wicklung 43 und von hier über einen regelbaren Widerstand 4.4,
zurück zum negativen Pol der Stromquelle. Gleichzeitig wird je-' doch auch der Magnet
42 erregt, und zwar über den unteren Kontakt des Schalters 39. Beim Drehen der Scheibe
27 aus der Ruhelage im entgegengesetzten Sinn, d. h. entgegen dem Uhrzeigersinn,
läuft die Rolle 29 (Fig. 5) vom erhöhten: Teil der Scheibe 27 ab, wodurch die Kontakte
des rechts von der Scheibe 27 befindlichen Schalters geschlossen werden. Dies bewirkt,
daß außer der Wicklung 42 der Magnet 4o erregt wird. Der Magnet 42 wird demnach
immer zusammen mit einem der Magnete 40 oder 43 erregt. Die Kontaktfinger der Kontakte
38 und 39 sind so ausgeführt, daß beim Schließen der Kontakte der Magnet 42 immer
etwas früher erregt als die Magnete 4.o und 43.
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In Fg. 4 sind die Magnete 40, 42 und 43 mit Zubehör in größerem Maßatabe
dargestellt. Die Anker 45 und 46 dieser Magnete arbeiten beim Erregen ihrer Magnete
in entgegengesetztem Sinne auf einen zweiarmigen Hebel 47, dessen feste Drehachse
48 gleichseitig die Drehachse eines zweiten Hebels 49 bildet. Dieser Hebel besteht
aus zwei miteinander verbundenen Seitenhebeln, die sich j e an einer Seite des Hebels
47 befinden, so daß er gewissermaßen zwischen, den beiden Seitenwangen: des übrigens
mit größerer Länge ausgeführten Hebels 49 eingeschlossen liegt.
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Das von den Magneten 40 und 43 abgekehrte Ende 5o des Hebels 47 ist
gabelförmig ausgeführt. In die Offnung der Gabel 5o ragt unter Umständen das Sperrglied
51 eines Riegels, der durch den Magneten 42 gesteuert wird. Sowohl die beiden Regelmagnete
40 und 43 als auch der Riegelmagnet 42 sind an dem Hebel 49 angeordnet, und zwar
zweckmäßig so, daß er möglichst um die Achse 48 ausbalanciert ist. Bei Erregen des
Magneten 42, was, wie bereits bemerkt, kurz vor dem Erregen eines der Magnete 40
oder 43 erfolgt, wird durch Einziehen des Magnetkernes 52 durch den zweiarmigen
Hebel 53, der um einen festen Drehpunkt 54 drehbar ist, gegen die Wirkung einer
Feder 55 das Sperrglied 5 i aus der Gabel 5o des Hebels 47 gezogen. An dem einen
Ende des Hebels 49, nämlich bei 56, greift eine Verbindungsstange 57 an, die zu
dem Handbedienungsrad 58 (Fig. i) führt. Die automatische Bedienung dieses Hebels
zum Nachregeln der Maschine 2' bei einem eintretenden Unterschied in der Umdrehungsgeschwindigkeit
erfolgt je nach dem Lösen der beiden Hebel 47 und 49 voneinander unter Einfluß eines
der Magnete 4o oder 43, und zwar findet bei Erregen des Magneten 4o eine Zunahme,
bei Erregen des Magneten 43 eine Abnahme der Brennstoffzufuhr nach der Maschine
:2 statt, indem der Hebel 47 die
Regelstange 59 entweder aufwärts
oder abwärts bewegt.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt
dieses Regeln der Brennstoffzufuhr durch einen Servomotor, der beim Bewegen des
Hebels 47 aus der Mittellage durch die Regelstange 59 betätigt wird, sei es, wenn
dieser Hebel 47 mit dem Hebel 49 gekuppelt bleibt (in diesem Falle erfolgt das Regeln
unter Einfluß des Handbedienungsrades), sei es nach Entkuppeln der beiden Hebel
47 und 49 (bei selbsttätigem Be..einflussen der Brennstoffzufuhr nach Erregen eines
der Magnete 40 und 43).
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In Fig. 4 sind mit 6o und 61 Rückstellfedern bezeichnet, deren Spannung
durch Bolzen 62 und 63 einstellbar ist. Mit 64 und 65 sind einstellbare Anschläge
für den Hebel 47 bezeichnet.
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Wenn. ein Unterschied in der Umdrehungszahl der beiden Maschinen eintritt,
wird unter Einfluß des Planetenradgetriebes die Scheibe 27 mit ihrer Achse 24 in
dem einen oder dem anderen Sinne gedreht, eine Bewegung, die durch eine der Rollen
28 und 29 auf den zugehörigen Schalter 38 und 39 übertragen wird. Um zu ermöglichen,
daß die Wirkung der Vorrichtung vom Maschinenraum aus überwacht wird, ist vor der
Scheibe -27 eine feste, z. B. mit dem Gehäuse des Planetenradgetriebes verbundene
und mit einer Einteilung versehene Platte 66 angeordnet (Fig. 3 bis 6). Längs dieser
Platte 66 ist ein auf der Achse 24 festgekeilter Zeiger 67 drehbar, der auf der
Gradeinteilung der Platte 66 den durch das Planetengetriebe ausgeführten Ausschlag
anzeigt sowie den Sinn, in dem dieser Ausschlag erfolgt ist: Bei einem auftretenden
Unterschied in der Drehzahl bei beiden Maschinen, wird das Planetenrad des Planetenradgetriebes
in dem einen oder in dem andern Sinne mitgenornmen, wodurch die Achse 24 mit der
auf ihr angeordneten Scheibe 27 um einen bestimmten Winkel gedreht wird. Infolgedessen
wird entweder der Schalter 38 oder der Schalter 39 geschlossen, wodurch zunächst
der Magnet 42 erregt wird und unmittelbar darauf einer der Magnete 4o oder 43. Die
Folge davon ist; daß das Sperrglied 51 aus der Gabel 5o des Hebels 47 herausgezogen
wird, so daß dieser Hebel vom Hebel 49, der mit dem, Handbedienungsrad verbunden
ist, losgekuppelt und der Hebel 47 darauf entweder unter dem Einflu.ß- des Magneten
4ö oder des Magneten 43 aus seiner normalen Lage gedreht wird, dabei die Brennstoffzufuhr
zur Verbrennungsmaschine z beeinflußt, gegebenenfalls mit Hilfe eines Servomotors,
so daß, je nachdem die Bewegung des Hebels 47 erfolgt, unter dem Einfluß des Magneten
4o oder 43 eine Zunahme oder Abnahme der Brennstoffzufuhr nach der Maschine bewirkt
wird. Unter normalen Umständen ist der Servomotor über die Regelstange 59, den Hebel
47 und das Sperrglied 51 mit dem Hebel 49 und demzufolge auch mit dem Handbedienüngsrad
58 gekuppelt, so daß zu jeder "Zeit ein - Regeln der Brennstoffzufuhr von Hand erfolgen
kann.
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Das selbsttätig arbeitende System kann außer Betrieb gesetzt werden
durch einen um die Achse 24 drehbaren Hebel 68, mit dem zwei Stangen 69 und 70 gekuppelt
sind. Durch eine federnde Sperre 74 a. dgl. kann der Handhebel 68 in der
Mittellage festgelegt werden.
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Wenn bei: dem in Fig. 5 gegebenen Beispiel z. B. die Steuerbordmaschine
gegen die Backbordmaschine zurückzubleiben beginnt, werden die Scheiben 27 und Zeiger
67 entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht. Die Rolle 29 am Hebel 31 läuft von dem Rücken,
d. h. von dem Teil der Scheibe 27 mit dem größten Durchmesser ab, was vermöge des
Schlitzes 75 in der Stange 70 möglich ist. Die Scheibe 27 fährt fort, sich
in der gleichen Richtung zu drehen, solange der Unterschied der Drehgeschwindigkeit
der beiden. Maschinen bestehen bleibt. Es können jedoch, besonders bei Schiffsmaschinen,
Verhältnisse derart vorliegen, daß während beträchtlicher Zeit die Belastungen der
,Maschinen so verschieden sind, daß eine der Maschinen mit einer Drehzahl laufen
muß, die von der der andern erheblich abweicht. In einem solchen Falle wird demnach
die Scheibe 27 ständig in einer bestimmten Richtung gedreht, und dabei kommt entweder
die schräge Fläche 76 oder die Fläche 77 in Berührung mit einer der schrägen Flächen
des Teiles 74, infolgedessen dieser Teil aus der Aussparung, in der er unter Federdruck
liegt, gehoben wird, so daß der Handhebel 68 frei und unter Einflüß der darauf einwirkenden
Feder 73 in die in Fg. 5 gestrichelt dargestellte Lage gebracht wird. Infolgedessen
wird der in diesem Augenblick noch eingeschaltete Schalter 38 öder 39 (Fig. 2) ausgeschaltet
bzw. die Einrichtung, die selbsttätig die Synchronisierung der Maschinen bewirkt,
wird außer Betrieb gesetzt: Es wird Überlasten der nachlaufenden Maschine verhindert,
während ferner die Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals darauf hingelenkt wird,
daß eine Unregelmäßigkeit eingetreten ist.
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Sobald die normalen Betriebsverhältnisse wieder eintreten, kann der
Handhebel 68 in die ursprüngliche Lage gebracht werden, wodurch die selbsttätig
arbeitende Einrichtung wieder zur Wirkung kommt.
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Das Planetenradgetriebe, daß bei einem Unterschiede in der Drehzahl
zur Wirkung
kommt, kann statt durch elektrische Schalter und Elektromagnete
die Brennstoffzufuhr auch in anderer Weise beeinflussen. Dies kann z. B. pneumatisch
oder hydraulisch geschehen, mit mechanischen Hilfsmitteln, oder unter Verwenden
eines Servomötors.