DE68846C - Hydraulischer Schiffs-Steuerapparat ' mit DuplexDampfpumpe - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Schiffs - Steuerapparat mit auf eine Betriebsdampfleitung wirkender Stellsteuerung zu dem Zwecke, das Ruderjoch in jede gewünschte Lage zu bringen, wobei die Einv richtung der Steuerungsvorrichtung in der Weise getroffen ist, dafs Ruder- und Uebertragungsmechanismus übermäfsigen Beanspruchungen durch Seegang nachgeben, um selbstthätig in die Einstelllage zurückzukehren.

Die Erfindung besteht in der vervollkommneten Anordnung eines mit unter Druck gesetzter Flüssigkeit beschriebenen Steuerapparates, bei welchem ein hydraulischer Accumulator entbehrlich und welcher gekennzeichnet ist durch die -unmittelbare Anwendung einer in einer Richtung laufenden Dupiex-Dampfpumpe. Für letztere ist ein selbstthätig in die Abschlufsstellung zurückkehrender Dampfzulafsschieber vorgesehen, bei dessen Eröffnung die Dampfpumpe von selbst angeht, und welcher abgestellt wird, sobald der erzeugte Wasserdruck in dem Treibcylinder bis zur Erreichung der Einstellungslage wirksam gewesen ist, wobei gleichzeitig auch das Wasser in dem oder den Treibcylindern abgesperrt und das Ruder festgehalten wird.

Es sind Einrichtungen als Steuerbewegungsapparate bekannt, bei denen hydraulische Treibcylinder in Verbindung mit Dampfpumpen auftreten; indessen ist bisher in jedem Falle ein Accumulator ein notwendiger Bestandttheil gewesen, während dieser auf Schiffen wegen seiner Schwere unbequeme und aufserdem theuere Apparat in der neuen Apparateinrichtung vermieden ist.

Aufserdem ist die Anordnung der Leitscheiben und Uebertragungstheile eine derartige, dafs die Beanspruchung auf die Mittelachse der Kolben oder Kolbenstangen entfällt, wodurch ein schräg gerichteter Angriff als Ursache für Maschinenbrüche vermieden wird. Die gemäfs der Erfindung getroffene Einrichtung hat ferner den wesentlichen Vorzug, dafs das Ruder, wenn es durch stark bewegte See beansprucht wird, nachgiebt und den hydraulischen Apparat rückwärts in Thätigkeit setzt, der sich nachher selbstthätig in diejenige Lage zurückstellt, welche beim Auftreten der Beanspruchung eingerichtet war, so dafs das Ruder in seine bestimmte Stellung zurückkommt.

Auf beiliegenden Zeichnungen ist:

Fig. i, 2 und 3 die Seitenansicht, Oberanänsicht und Endansicht einer der Erfindung gemäfs eingerichteten Steuermaschine;

Fig. 3 a, 3 β und 3 c sind vergröfserte Theildarstellungen des Apparates nach Fig. 1 bis 3, bezw. eine theilweise Seitenansicht, Oberansicht und Endansicht;

Fig. 3D und 3ε veranschaulichen die beiden Endstellungen (Links- und Rechtsstellung) des Flüssigkeitsvertheilschiebers, von welchem

Fig. 4 ein Längsschnitt und

Fig. 5 eine Oberansicht ist;

Fig. 6 ist eine Aufsenansicht und

Fig. 7 eine Endansicht einer einfacheren Uebertragungseinrichtung des Kraftcylinders;

Fig. 8 und 9 veranschaulichen in Seitenbezw. Oberansicht eine modificirte Steuermaschine mit gekuppelten, unmittelbar an die Ruderpinne angreifenden Tauchkolben.

In den Fig. 1, 2 und 3 bezeichnet α eine gewöhnliche Duplex-Dampfpumpe, d. h. eine solche, welche durch Absperrung des Betriebsdampfes angehalten wird und wieder von selbst angeht, wenn der Dampf zugelassen wird. Der mit b bezeichnete hydraulische Kraftcylinder nimmt einen Kolben b \ Fig. 3 b, auf, dessen Kolbenstangen c beiderseits durch die mit Stopfbüchsen versehenen Deckel hindurchgehen und Querhäupter d und e tragen, in welchen die Rollen oder Seilscheiben f¹/² einerseits und f³J^ andererseits gelagert sind. Aus dem Behälter g wird die den Betrieb vermittelnde Flüssigkeit je nach Bedarf entnommen oder .in denselben zurückgefördert.

Die Betriebsdampfleitung für die den wirksamen Flüssigkeitsdruck liefernde Dampfpumpea wird bei dem Schieberkasten a¹ mittels eines Schiebersa^x geöffnet bezw. geschlossen, und zwar unter Einstellung der zugehörigen Schieberstange a~. Diese Schieberstangea²,Fig. 3 a, ist unmittelbar gekuppelt mit der Schieberstange h\ welche der Schiebervorrichtung h, Fig. 4 und 5, zugehört, die eine Steuerung des Flüssigkeitsdurchtrittes nach und von dem Kraftcylinder b vermittelt, wobei mit h ² die nach den entgegengesetzten Cylinderenden führenden Rohre und mit h³ die Saugleitung der Pumpe bezeichnet ist. An dem Cylinder b sind ferner gewöhnliche Entlastungsventile

mit den

Spindeln i^a vorgesehen, an deren Gehäusestutzen i zugleich jene Rohre h² anschliefsen; die an diesen Entlastungsventilen bei Ueberdruck vorbeitretende Flüssigkeit gelangt zu dem Behälter g durch Rohre i¹, Fig. 3A. Durch die auf die gegenüberliegenden Ventilspindeln i'² wirkende Feder z³ werden die Ventile i^x gegen ihren Sitz gedrückt.

Von den beiden Ruderseilen, welche event, durch Ketten ersetzt werden können, ist nur das eine, mit χ bezeichnete in seiner Laufrichtung angegeben. Es ist bei y befestigt, führt um die Rolle f* rückwärts zu einer Rolle j, die an dem Cylinder b gelagert ist, alsdann zu der Rolle f³, um von hier aus rückwärts zur Ruderpinne geleitet zu werden.

Das andere Ketten - oder Seilende schliefst in ähnlicher Weise an die Maschine an und ist über die Rollen f^lj ¹^/² zum Angriffspunkt an der Ruderpinne geführt.

Die dargestellte schräge Anordnung der Leitrollen, von denen die Rollen f^l und f* aufserdem kleiner zu machen sind als f'² und f³, hat den Zweck, einseitige Beanspruchungen der Kolbenstangen zu vermeiden, und zu verhindern, dafs die Seile oder Ketten die Rollen bei den Querhäuptern d und e berühren. Die Rollen- und j¹ sind ferner in einer Winkellage derart angebracht, dafs das Zugorgan parallel zur Achse und Bewegungsrichtung der Kolbenstangen c liegt. ·

Die Stellbewegung, welche also stets gleichzeitig auf die Dampfsteuerung a¹ der Pumpe α und auf die Wassersteuerung h des Kraftcylinders b wirkt, geht von dem Handsteuerungsmechanismus Ot, Fig. 3, aus, welcher an die Schieberstange α ² mittelbar in folgender Weise angreift (Fig. 3 a, 3 β und 3 c). An einem Consolarm k der Maschine ist ein Winkelhebel k^l drehbar gelagert; derselbe trägt an dem einen Arm eine Schraubenmutter k², welche mit dem Gewindestück / ¹ der Stange oder Spindel / der Handstellvorrichtung m in Eingriff steht. An dem anderen Winkelhebelarm ist bei n² eine doppelte Hebelstange n, Fig. 3c, aufgehängt, welche mit dem Querhaupt d der Triebkolbenstange c durch den Lenker η' in Verbindung steht (Fig. 1 und 2). An den Hebelstangen η sind in geringer Entfernung unterhalb des Aufhängepunktes am Winkelhebel k^l, wie aus Fig. 3 c ersichtlich, die Stangen oder Zwischenlenker k³ angeschlossen, deren andere Enden mit der Schieberstange a² verbunden sind. Hierdurch ist die Bewegung der Schieberstange a- einerseits von der Verstellung des Winkelhebels k^l, andererseits von derjenigen der Lenkerverbindung η η¹ abhängig gemacht, so dafs sich die folgende Wirkungsweise ergiebt:

Wenn der Winkelhebel k^l nach Maafsgabe der Drehung am Handrade bei m in dem einen oder anderen Sinne bewegt wird, nimmt er das Oberende des verdoppelten Hebels η mit und veranlafsf so unter Vermörtelung der Lenkstangen k³ eine entsprechende Verschiebung der gekuppelten Schieberstange Zj¹Zj², so dafs zunächst, wofern das Ventil a^x anfänglich in der mittleren Schlufsstellüng (Fig. 3 a) vorausgesetzt wird, Eröffnung der Betriebsdampfleitung nach der Dampfpumpe α hin stattfindet. Durch gleichzeitige Einstellung von Kolbenschiebern bei h wird ferner der Wasserweg von der Arbeitsstelle der Pumpe α nach dem Kraftcylinder b derart geregelt, dafs je nach der Richtung, nach welcher die Handsteuerung oder Stellspindel / gestellt wird, die rechte oder linke Seite des Kolbens b^l dem wirksamen Flüssigkeitsdruck unterliegt. Die unter diesen Verhältnissen eintretende (links- oder rechtsgerichtete Bewegung des Kolbens b^l mit den Kolbenstangen c und Querhäuptern d ist wiederum Veranlassung, dafs die Stange n¹ den Hebel η unter Drehung um den Aufhängepunkt η ² am Winkelhebel k^l bewegt und dafs infolge dessen die Schieberstange vermöge des Angriffes der mitbewegten Lenkstangen k³ in einer Richtung verstellt wird, die derjenigen entgegengesetzt ist, in welcher die Einstellung

mittelst des Winkelhebels k¹ erfolgte. Somit wird in einer bestimmten Einstellunglage der Theile der vorher geöffnete Schieber a^x bei a^l in die Schlufslage zurückgebracht und die Betriebsdampfleitung für die Pumpe α abgestellt, während gleichzeitig auch die Wassersteuerung h in die mittlere oder neutrale Stellung (Fig. 4) zurückkehren mufs, bei welcher die die beiderseitigen Cylinderräume am Kraftcylinder b ausfüllenden Flüssigkeitsmengen abgesperrt sind.

Die zu verwendende Dämpfpumpe α soll, was als wesentlich gilt, eine nur in einer Richtung arbeitende, d. h. ohne Wechsel der Saug- und Druckleitung betreibbare sein; die Umsteuerung behufs Bewegung des Kraftkolbens b^l in der einen oder anderen Richtung hängt allein von der Einstellung der Wassersteuerung h ab, indem diese die Druckleitung der Pumpe nach der einen oder anderen Kraftcylinderseite hin fortsetzt, je nachdem die Schieberstange aus der Mittelstellung nach rechts oder links bewegt wird. Da die Pumpe ferner in solcher Einrichtung vorausgesetzt ist, dafs sie ohne Weiteres nach Eröffnung des Dampfabsperrschiebers a^x in Gang kommt und bei Schlufs desselben von selbst aufser Betrieb gesetzt wird, so ist ein Accumulator oder Druckhalter nicht erforderlich.

Die Einrichtung der Wassersteuerung h ist im Einzelnen folgende, wobei insbesondere auf die Fig. 4 und 5, sowie die Fig; 3c und 3D Bezug genommen ist. Zwei Kolbenschieber ο ο¹, welche durch Scbieberstangentheile o² verbunden sind, bilden die Steuerorgane. In Fig. 4 ist die Mittelstellung veranschaulicht, bei welcher (entsprechend der Dampfabsperrung bei a^x) die Wasserwege von und nach dem Kraftcylinder b abgeschlossen sind. Sobald dagegen der Schieber beispielsweise nach links verstellt wird, wie Fig. 3 d veranschaulicht, wird das Abflufs- oder Druckwasserrohr α* der Pumpe durch den offen werdenden Zwischenraum zwischen den beiden Schieberkolben 0 o¹ fortgesetzt und steht in Verkehr mit dem einen (linken) von zwei Abzweigungsstutzen ο³, welche in Verbindung mit den Rohren h² das Druckwasser^; zu bezw. entgegengesetzten Kraftcylinderenden führen.

In dem angenommenen Falle erhält der Kolben b' das Druckwasser auf der linken Seite und bewegt sich daher nach rechts; in derselben Bewegungsrichtung schwingt infolge dessen (Fig. 1) der an die Schieberstange angreifende Hebel η aus, so dafs in der vorher beschriebenen Weise die Einstellbewegung nach links rückgängig gemacht und die Mittelstellung . selbstthätig herbeigeführt wird. Das aus dem rechten Kraftcylinderende verdrängte Wasser findet während der Bewegung, so lange die in Fig. 3D bezeichnete Schieberstellung wirksam ist, einen Weg durch das rechte Rohr h² und den anschliefsenden Stutzen o³ zu einem (dem rechten) der äufseren Anschlufsstutzeh ο ⁴, welche beide mit Rohren h ⁸ in den Behälter g münden. Aus diesem nimmt die Pumpe das Wasser wiederum durch die Saugleitung α^Ά auf. Die in Fig. 3ε veranschaulichte rechtsseitige Schieberstellung würde die Umkehrung der Steuerungsverhältnisse in dem Sinne bedingen, dafs sich der Kraftkolben nach links und infolge. dessen der Schieber selbst ebenfalls nach links zurückbewegen müfste; die beiderseitigen Rohranschlüsse o³ würden dabei· ihre Rollen als Zu- und Ableitungen vertauschen und durch das andere (linke), Abzweigungsrohr o⁴ /?³ würde das Wasser aus dem Kraftcylinder nach dem Behälter g abströmen.

Die Vorgänge beim Betriebe der Steuermaschine sind de.mgemäfs folgende: Soll die Stellung des Ruders geändert werden, so stellt man die Handsteuervorrichtungen in die gewünschte Richtung ein, infolge dessen die Pumpe α durch Eröffnung des Schiebers bei a^x Betriebsdampf erhält und angestellt wird. Somit wird die Flüssigkeit aus dem Behälter g angesaugt und durch die inzwischen nach der einen oder anderen Cylinderseite offengestellte Schiebervorrichtung h gefördert, so dafs der Wasserdruck die entsprechende Bewegung des Kobens mit den Kolbenstangen und den Uebertragungsmitteln veranlafst. Das Von dem gegenüberliegenden Cylinderende austretende Wasser läuft durch die Schiebervorrichtung h zum Behälter g zurück.

Es ist ersichtlich, dafs die Zugorgane χ unter Vermittelung der Rollenzüge f¹/'² und /³/⁴ die Stellbewegung auf das Ruder oder die Ruderpinne übertragen, indem das eine mit bestimmtem Anzugbetrage angreift, das andere entsprechend nachgelassen wird.

In dem Falle, wo ein übermäfsig starker Wellenschlag das Ruder trifft, wird die Beanspruchung durch die Entlastungsventile i aufgehoben, welche sichvon ihrem Sitz, den Ueberdruck beseitigend, abheben und die Flüssigkeit durch ein Rohr i\ Fig. 3, von dem Cylinder nach dem Behälter g übertreten lassen. Die aus dieser Veranlassung auftretende Bewegung des Kolbens und der Querhäupter verursacht die zeitweise Eröffnung des Dampfschiebers a^l infolge der Rückwirkung, welche der mitbewegte Lenker η^l auf die Hebelstange η und die Zwischenlenker 0³ ausübt. Daher wird die Pumpe in Wirksamkeit treten und in dasjenige Cylinderende Flüssigkeit pumpen, aus welchem letztere vorher durch die Ruderbeanspruchung gewaltsam verdrängt worden war, bis voll- -kommen diejenige Stellung wieder herbeigeführt ist, welche beim Auftreten des Ueberdruckes eingenommen wurde.

In Fig. 6 und 7 haben die Querhäupter d und e nur je eine Rolle, und zwar sind diedieselben f¹/³ in Achsenrichtung vor den Kolbenstangen c angebracht, während ihre Lage eine kreuzweise (Fig. 7) ist. Auf diese Weise wird verhindert, dafs sich die Ketten, die über die Rollen/¹/³ kufen, verwickeln, und ermöglicht, dafs die Kolbenstangen normal beansprucht werden. Die übrige Einrichtung der Steuermaschine ist die mit Bezug auf Fig. 1 bis 3 beschriebene.

Uebrigens ist die besondere Aufstellungsweise des Apparates unwesentlich, und es können die Uebertragungsmittel in jeder anderen gewünschten Anordnung verwendet werden.

In Fig. 8 und 9 sind zwei einzelne, durch' Wasserdruck betriebene Cylinder b mit gekuppelten Tauchkolben c an Stelle eines Kraftcylinders angewendet. Die im wesentlichen mit der beschriebenen, übereinstimmende Steuerungseinrichtung umfafst die mitdargestellten Entlastungsventile z, die Rohre i¹, die Feder i³ und die Rohre h~, welche den Wasserübertritt nach und von den Cylindern vermitteln, entsprechend der Stellung des Flüssigkeitsvertheilungsschiebers h.

Die gekuppelten Tauchkolben c greifen nach bekannter Anordnung unmittelbar an die Ruderpinne s mittels einer am Zapfen t¹ drehbaren Hülse t an und bewegen so das Ruderjoch r.

Claims (2)

Pa te nt-Anspröche:

1. Steuermaschine für Schiffe, bestehend aus einem durch Wasserdruck getriebenen Kolben b', der mit dem Ruder durch Seile oder Ketten verbunden ist und den wirksamen Wasserdruck von einer selbstthätig angehenden Dampfpumpe (Duplex-Dampfpumpe) aufnimmt, deren Anlafsschieber (a^x) in Verbindung mit dem die Wasserwege einrichtenden Vertheilschieber (h) nach Einleitung der Bewegung von einer Handsteuervorrichtung (m) aus selbstthätig gesteuert wird, so dafs auf die bei jeder Einstellung veranlafste Eröffnung der Betriebsdampileitung die selbstthätige Schliefsung derselben erfolgt und dafs in dieser Weise der Druckwasserbetrieb ohne Zuhülfenahme eines Accumulators möglich ist.

2. An der Steuermaschine nach Anspruch 1. Entlastungsventile i^x, die bei übermäfsiger Beanspruchung des Ruders die Flüssigkeit austreten lassen, während gleichzeitig vermöge der Verstellung des Bewegungsapparates und des Stellsteuerungsmechanismus zeitweise die Pumpe (durch Eröffnung des Schiebers a^x) in Betrieb gesetzt und Flüssigkeit auf der zugehörigen Kolbenseite zugelassen wird, die eine Rückkehr in die Ausgangsstellung bedingt, bei welcher die Schieber in die Absperrlage kommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.