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Sicherheitseinrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, bei
welchen die Brennstoffzufuhr von Hand eingestellt wird und ein auf das Handgestänge
einwirkender Fliehkraftregler das Überschreiten einer Grenzdrehzahl verhindert,
insbesondere für Schiffsmaschinen zum Begrenzen der bei. hohem Seegang infolge Austauchens
der Schiffsschraube sich .erhöhenden Drehzahl. Sie besteht darin, daß die Verbindung
des vom Fliehkraftregler -bewegten Regelgestänges mit dem von Händ bewegten Gestänge
so ausgebildet ist, daß bei Verstellung des Handgestänges auf kleinere Brennstoffmenge,
und-damit niedrigere Drehzahl, nicht nur .der Angriffspunkt im Handgestänge, an
welchem das Glied des Grenzdrehzahlreglers angreift, sondern auch das Glied, über
welches der Regler auf das Gestänge wirkt, im Sinne einer Herabsetzung der Grenzdrehzahl
mit verstellt wird; derart, daß der Unterschied zwischen der Grenzdrehzahl und der
eingestellten Maschinendrehzahl jeweils bei allen Drehzahlen gering bleibt.
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Auf der Zeichnung sind in Fig. i und 2 die bisher bekannten Einrichtungen
dargestellt, während die Fig. 3 und 4 in schaubildlicher Ansicht zwei verschiedene
Stellungen eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung wiedergeben.
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Fig. 5 ist ein die verschiedenen Drehzahlen in Abhängigkeit von der
Maschinenbelastung darstellendes Schaubild. .
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Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des zweibe!n und Fig. 7 eine schaubildliche
Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels.
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Bekannt ist die Regelung der Kraftmittelzufuhr mit einem Drehzahlregler
l (Fig. i), der bei kleinster Drehzahl auszuschlagen beginnt und erst bei größter
Maschinendrehzahl seinen Muffenweg durchlaufen hat, wobei der Regler l mittels
des auf dem Zapfen i sitzenden Hebels m und der an den Zapfen zu angelenkten
Verbindungsstange q den Hebel e und damit die um den Winkel f drehbare Welle a zum
. Einstellen der Brennstoffzufuhr einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine
verstellt. Der Hebel c dient lediglich dazu, den Drehpunkt b des Doppelhebels
m zu verstellen und damit eine andere Drehzahl der Maschine aus dem großen
Einstellbereich des Reglers l herauszugreifen. Die Füllungseinstellung hingegen
wird nur durch den Regler 1, also rein ,drehzahlabhängig, bewirkt.
Daneben
ist es bekannt, insbesondere bei Schiffsmaschinen, bei denen sich die Drehzahl ja
entsprechend dem Propellerwiderstand selbst einstellt, die Kraftmittelzufuhr mit
der Hand einzustellen, um die Fahrt zu regeln. Der in diesen Fällen verwendete Fliehkraftregler
L (Fig. 2) dient dabei nicht zum Einstellen der Brennstoffzufuhr während des Normalbetriebes
der Maschine wie in Fig: z, sondern als Sicherheitsregler, der lediglich die Aufgabe
hat, das Überschreiten einer Grenzdrehzahl zu.verhindern. Die Brennstofffüllung
wird mittels des Hebels c eingestellt und stellt eine sogenannte Handregelung dar.
Der Drehpunkt b des Doppelhebels m ist nicht mehr auf dem Zapfen i am Hebel c angeordnet
und bewegt sich nicht mit diesem auf und ab, vielmehr besitzt der Doppelhebel m
einen festen Drehpunkt. Hingegen wird nun die Welle a mittels des Hebels c unter
Zwischenschaltung der Stange d verstellt, und zwar nimmt die Brennstoffzufuhr bzw.
die Belastung von Null bis zum Höchstwert zu, wenn der Hebel c von der Stellung
o der Skala g nach der Stellung zo bzw. der Hebel e von seiner untersten in seine
oberste Lage bewegt wird.
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Der Hebel c und der Lenker d sind durch den in die Schlaufe
h des Lenkers d eingreifenden Finger i miteinander verbunden. Am Hebel
e greift die Feder k an, die das Bestreben hat, den Hebel e und damit die
Welle a im Öffnungssinn, d. h. so zu drehen, daß stets das untere Ende der Schlaufe
h an den Finger i zur Anlage kommt. Mit dem Hebel e ist wiederum der Lenker q verbunden,
der an seinem oberen Ende eine Schlaufe v aufweist, in die der Zapfen w eingreift.
Der Abstand s zwischen denn unteren Ende z der Schlaufe v
und dem Zapfen
wist je nach der Einstellung des Hebels e verschieden.
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Der Sicherheitsregler 1 kann die Kraftmittelzufuhr bei allen Belastungen
nur bei einer unveränderlichen Drehzahl auf den Leerlaufbedarf oder überhaupt abschalten.
Diese Drehzahl ist so eingestellt, daß sie etwas höher als die im Normalbetrieb
vorkommende Höchstdrehzahl liegt. Bei voller Belastung, wenn' also der Hebel c auf
zo steht, ist der Abstands am kleinsten. Wenn der Propeller aus dem Fährwasser austaucht,
wird die Drehzahl nur unmerklich bis zum Eingreifen des Sicherheitsreglers 1 zunehmen.
Ist der Hebel c aber auf kleine Belastungen eingestellt, so ist der Abstands sehr
groß. Entsprechend müssen der Zapfen zu und die Muffe des Sicherheitsreglers 1 einen
großen Weg zurücklegen, bis der Sicherheitsregler die Brennstoffzufuhr abschaltet.
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Daraus ergibt sich; daß, weil bei den kleinen Belastungen die normale
Betriebsdrehzahl klein ist; bevor der Sicherheitsregler l zum Eingreifen kommt,
die Drehzahl von einem niedrigen Wert aus in einem großen Sprung auf die hohe Grenzdrehzahl
emporschnellt, wenn der Propeller bei mittleren oder kleineren Fahrgeschwindigkeiten
aus dem Fahrwasser austaucht.
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Durch die Erfindung wird nun dieser Übelstand behoben. Fig.3 zeigt
wiederum die Handeinstellung der Brennstoffzufuhr mittels des Hebels c allein. Der
Drehpunkt b des doppelarmigen Hebels na ist nicht mehr fest, sondern liegt
auf dem Finger i, der wie in Fig. 2 durch einen Lenker d mit dem Hebel c verbunden
ist. Die ganze Einrichtung ist für Halblast, d. h. für eine mittlere Fahrgeschwindigkeit
bzw. eine mittlere Brennstoffmenge, eingestellt gezeichnet und der Regler 1 mit
großem Drehzahlverstellbereich so abgestimmt, daß der Zapfen w in der Schlaufe
v eine um den Abstands höhere Lage als der Angriffspunkt z im Handgestänge
q einnimmt.
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Taucht der Schiffspropeller aus dem Fahrwasser aus, so geht die Drehzahl
rasch in die Höhe, der Regler schlägt aus, die Muffe steigt und der Zäpfen w wird,
wie in Fig. q. dargestellt ist, nach unten bewegt, so daß er nach Zurücklegen der
Strecke s dem Brennstoffeinstellorgan ca eine Schließbewegung erteilt. Der ganze
Vorgang dauert so lange; bis die Brennstoffzufuhr in die Arbeitszylinder so, weit
verringert worden ist, daß sich die Drehzahl nicht mehr weiter erhöht, der Regler
also nicht mehr weiter ausschlägt und die Maschine ihre Grenz- bzw. Leerlaufdrehzahl
erreicht hat. Die Maschine ist somit durch das Eingreifen des Fliehkraftreglers
am Überschreiten der Grenzdrehzahl verhindert worden.
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Taucht der Propeller alsdann wieder in das Fahrwasser ein, so wird
die Umlaufgeschwindigkeit der Maschine durch den Propellerwiderstand verzögert.
Der Regler 1, der Hebel m, .der Lenker q und die Einstellwelle a führen infolgedessen
eine rückläufige Bewegung aus, bis sie ihre frühere Lage erreichen und der vor dem
Austauchen eingehaltene, durch die Einstellung des Hebels c bestimmte Betriebszustand
wieder hergestellt ist.
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Bei Schiffsantriebsmaschinen ist die Betriebsdrehzahl yt innerhalb
weiter Grenzen veränderlich. Sie ist abhängig von der Schiffsbelastung und Fahrgeschwindigkeitbzw.
Kraftmittelzufuhr, wie dies durch das Diagramm in Fig. 5 veranschaulicht ist, in
dem die Hand-Nebelskala als Abszissenachse und « die Drehzahlen als Ordinaten aufgetragen
sind.
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' Um zu bewirken; daß auch die durch den Fliehkraftregler bestimmte
Grenzdrehzahl mit der Betriebsdrehzahl steigt und fällt, ist der Drehpunkt
b des Hebels in auf dem in die
Schlaufe h eingreifenden
beweglichen Finger i
des Handhebels c angeordnet. Auf diese Weise wird erreicht,
.daß jede Änderung der Maschinenbelastung durch Verstellen des Handhebels auch eine
Verstellung des Drehpunktes b und damit des Eingriffsgestänges des Fliehkraftreglers
zur Folge hat, die sich so auswirkt, daß der Abstands bei den verschiedenen Handhebeleinstellungen
bzw. Belastungen und den diesen entsprechenden Reglereinstellungen stets annähernd
denselben Wert beibehält.
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Wird der Handhebel z. B. im Sinn einer Belastungsvergrößerung, d.
h. -nach unten, der Finger i also nach oben aus der gezeichneten Lage herausbewegt,
so wird der Zapfen w infolge des Umstandes, daß die Reglermuffe zunächst noch ihre
bisherige Lage beibehält, in den oberen Teil der Schlaufe v hinaufsteigen, um daraufhin
durch das alsdann einsetzende Steigen der Muffe wieder in eine tiefere Lage zurückzukehren.
Dabei sind die verschiedenen Organe so aufeinander abgestimmt, daß der Zapfen w
etwa im Abstands von der neuen Lage des unteren Schlaüfenendes wieder zur Ruhe kommt.
Ganz ähnlich ist `der Vorgang, wenn der Hebel c zum Einstellen einer kleineren Belastung
nach oben aus der, gezeichneten Lage verstellt wird.
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Die Grenzdrehzahl wird auf diese Weise etwa der der Linien in Fig.
5 annähernd parallelen Linie ng entsprechend veränderlich gemacht. Das hat gegenüber
den bisherigen Ausführungen, bei denen die Grenzdrehzahl eine durch die Linie ng'
dargestellte Konstante ist und bei denen somit der Drehzahlsprung ng - n im Bereich
.der mittleren und kleinen Belastungen eire sehr erheblicher i'st, den Vorteil,
daß das Austauchen des Propellers bei allen Belastungen immer nur einen fast unmerklich
kleinen Drehzahlanstieg zur Folge' hat.
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Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Belastung
.durch ein axial bewegliches Handrad r eingestellt, dessen untere Nabenseite durch
einen mit einem Linksgewinde in sie eingreifenden Lenker t an den Hebel e angelenkt
ist und dessen obere Nabenseite mittels einer mit einem Rechtsgewinde in sie -eingreifenden
Stange q über eine Schlaufev und einen um eine feste Achse b drehbaren Doppelhebel
m mit der Reglermuffe zusammenarbeitet. 'Unter der Wirkung der Feder h wird das
Handrad im Betrieb ständig und nachgiebig an den festen Anschlag u angedrückt. Der
Regler ist wiederum so eingestellt, daß der in die Schleife eingreifende Zapfen
w des Hebels m im Abstands über dem unteren Schlaufenende z schwebt.
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Taucht der Propeller, aus, so wird der Regler ähnlich wie beim vorbeschriebenen
Beispiel infolge der Drehzahlerhöhung der Maschine zunächst nur den Zapfen w, und
nachdem dieser den Weg s zurückgelegt hat, das Handrad r mitsamt dem Hebel
.e so weit nach unten bewegen, -bis die Drehzahlerhöhung nach Erreichung
der Grenzdrehzahl zum Stillstand kommt.
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Die ganze Einrichtung ist wiederum für eine mittlere Belastung eingestellt
gezeichnet. Wird das Handrad in der Pfeilrichtung gedreht, so -wird der Hebel e
im Sinne einer Belastungserhöhung nach oben ausgelenkt, die Schlaufe v dagegen nach
unten gezogen, die Maschine also auf eine höhere Drehzahl gebracht und so der Regler
veranlaßt, durch Heben der Muffe den Zapfen w 'um so viel, wie die Schlaufe sich
gesenkt hat, zu senken. Auf diese Weise wird ebenso wie beim vorbeschriebenen Beispiel
erreicht, daß der Zapfen w nach allen Belastungsänderungen stets in derselben Höhe
s über der neuen Lage des unteren Schlaufenendes z zur Ruhe kommt, d. h. es wird
wie beim vorhergehenden Beispiel erreicht, daß die Maschinendrehzahl, auch bei mittleren
und kleinen Belastungen, nur eine kleine Erhöhung erfährt, wenn der Propeller zum
Austauchen kommt.
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Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung
im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen so getroffen, daß nicht das Reglergestänge,
sondern der Fliehkraftregler selbst seine Einstellung mit derjenigen der Handeinstellvorrichtung
des Brennstoffes ändert. Der Regler ist zu diesem Zweck mit einer beweglichen Haube
x zum Verändern ,der Federbelastung versehen, die ihre Einstellung von einem am
Handhebel c befestigten Daumen y aus erhält. Bei der gezeichneten Einstellung der
ganzen Einrichtung, die einer mittleren Maschinenbelastung entspricht, ist die Reglerfeder
so gespannt, daß der Zapfen w im Abstand s schwebend über dem unteren Ende z der
mit ihm zusammenarbeitenden Schlaufe v gehalten wird, so daß er beim Austauchen
des Propellers in üblicher Weise nach einer geringfügigen Maschinendrehzahlerhöhung
die Brennstoffzufuhr bis auf die Leerlaufmenge vermindert.
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Wird die Belastung durch Abwärtsbewegen des Handhebels c erhöht, so
wird gleichzeitig auch die Schlaufe v um einen entsprechenden Betrag gehoben und
die Reglerfeder stärker zusammengedrückt, -so daß infolge der noch unverändert gebliebenen
Umlaufgeschwindigkeit die Fliehgewichte näher zusammenrücken und der Zapfen w in
die Höhe getrieben, wird. Infolge der nunmehr zunehmenden Umlaufgeschwindigkeit
und der dadurch auseinandergetriebenen Fliehgewichte wird der Zapfen w alsdann wieder
gesenkt, aber er kann infolge der größeren Federspannung nicht bis in die
früher
eingenommene Lage zurückkehren, sondern wird in einer höheren Lage zur Ruhe kommen,
derart, daß der frühere Abstands vom unteren Schlaufenende wiederhergestellt ist.
Es wird somit mit dieser Einrichtung der gleiche Fortschritt wie mit den übrigen
erzielt.
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Um die Schiffsantriebsmäschine bei abgekuppelter Propellerwelle auch
als Hilfsmaschine zum Antrieb von z_ B. Generatoren, Pumpen, Winden etc. geeignet
zu machen, kann der Verbindungslenker d vom Handhebel c zum -Hebel e bzw. in Fig.
6 der feste Anschlag ausschaltbar gemacht werden. Dadurch wird dem Handhebel die
Funktion der Füllungsregelung genommen und ihm nur noch die Funktion der Drehzahlverstellung
gelassen.
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Die Erfindung läßt sich außer auf Schiffsantriebsmaschinen noch auf
weitere Antriebsmaschinen anwenden, hei denen die an ihrer Welle abgenommene Leistung,
z. B. durch die Eigenart der angetriebenen Arbeitsmaschine, sich in ähnlicher Weise
wie bei Propellern mit der Drehzahl ändert.
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Im übrigen kann der Verlauf der Grenzdrehzahl auch in anderer Weise
als die Kurve ng zur Kurven der Fig. ä gestaltet sein. So kann sich z. B.
die Kurve ng dem einen Ende der Kurve n mehr nähern als dem anderen Ende oder es
können beide Kurven so nah zusammenliegen, daß sie sich überdecken oder stellenweise
überschneiden, indem es für den Betrieb praktisch auf dasselbe herauskommt, ob die
Maschine am Regler oder an der Handregelung läuft, wenn die beiden Kurven ng und
n nahe zusammenliegen: