DE858206C

DE858206C - Control device for an internal combustion engine system, in particular a ship propulsion system, in which reversible and non-reversible machines work together on a propeller shaft

Info

Publication number: DE858206C
Application number: DEM8195A
Authority: DE
Inventors: Otto Breitenauer; Otto Mang
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1951-01-13
Filing date: 1951-01-13
Publication date: 1952-12-04

Description

Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschinenanlage, insbesondere Schiffsantriebsanlage, bei der umsteuerbare und nichtumsteuerbare Maschinen gemeinsam auf eine Propellerwelle arbeiten Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschinenanlage, insbesondere Schiffsantriebsanlage, die aus einer oder mehreren umsteuerbaren und einer oder mehreren nichtumsteuerbaren Maschinen besteht. Derartige Anlagen kommen vor allem bei kleineren Fahrzeugen, beispielsweise Fischdampfern oder Schleppern, zur Anwendung.Control device for an internal combustion engine system, in particular Ship propulsion system in which reversible and non-reversible machines together work on a propeller shaft The invention relates to a control device for an internal combustion engine system, in particular a ship propulsion system, which consists of one or more reversible and one or more non-reversible machines consists. Such systems are mainly used in smaller vehicles, for example Fish steamers or tugs, for use.

Es sind Schiffsantriebsanlagen bekannt, bei denen zwei oder mehrere umsteuerbare Brennkraftmaschinen mittels Flüssigkeitskupplungen und Zahnradgetrieben eine gemeinsame Propellerquelle antreiben. Solche Anlagen haben den Vorteil, daß der Drehsinn der Antriebswelle in schneller Folge geändert werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Steuerorgane der Antriebsmaschinen und der Kupplungen mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch so miteinander verbunden sind, daß beim Ändern der Drehrichtung der Propellerwelle alle Antriebsmaschinen gemeinsam oder aber nur die Flüssigkeitskupplungen allein gesteuert werden, wobei im zweiten Falle alle Antriebsmaschinen dauernd umlaufen, jedoch eine Anzahl von ihnen, z. B. die Hälfte, im entgegengesetzten Drehsinn.There are ship propulsion systems known in which two or more Reversible internal combustion engines by means of fluid couplings and gear drives power a common propeller source. Such systems have the advantage that the direction of rotation of the drive shaft can be changed in quick succession. this will achieved in that the controls of the prime movers and the clutches are mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically connected to one another in such a way that that when changing the direction of rotation of the propeller shaft all prime movers in common or only the fluid couplings are controlled alone, with the second Case all prime movers rotate continuously, but a number of them, e.g. B. half, in the opposite direction of rotation.

Die Erfindung bezieht sich auf eine andersartige Steuerungsvorrichtung für eine Maschinenanlage, bei der die Antriebsleistung für die Propellerwelle in der Hauptsache von einer umsteuerbaren Hauptmaschine aufgebracht wird; daneben ist noch eine nichtumsteuerbare Hilfsmaschine zum Antrieb eines Generators vorgesehen, welcher die benötigten Pumpen, Netzwinden u. dgl. mit Energie versorgt. Während der Fahrt wird die Energie für diese Zusatzmaschinen im allgemeinen nicht benötigt. Um die vorhandene Leistung der Hilfsmaschine zum zusätzlichen Antrieb der Propellerwelle auszunutzen,'sollen bei Vorausfahrt Haupt- und Hilfsmaschinen mittels einerFlüssigkeitsgetrieb2-oder einer anderen Kupplung miteinander verbunden werden und ihre Leistung gemeinsam an die Propellerwelle abgeben können. Diese Verbindung der beiden Antriebsmaschinen ergibt ein Maximum an Ausnutzung der in dem betreffenden Schiff installierten Leistung und damit ein Maximum an Geschwindigkeit. Soll jetzt eine Änderung der Drehrichtung der Propellerwelle und damit ein Umsteuern der Hauptmaschine auf Rückwärtslauf vorgenommen werden, so muß die nichtumsteuerbare Hilfsmaschine vom gemeinsamen Antrieb automatisch losgekuppelt werden. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Umsteuerungsorgane der Hauptmaschine mit Steuerungsorganen zum Ein- und Ausrücken der Kupplung der Hilfsmaschine, z. B. auf hydraulische Weise, verblockt sind. Damit wird erreicht, daß jede Umsteuerbewegung an der Hauptmaschine gleichzeitig einen entsprechenden Steuervorgang der Kupplung der Hilfsmaschine auslöst. Die Verteilung der einzelnen Steuerkommandos an der Hauptmaschine ist so getroffen, daß auf dem Steuerrad des Bedienungsstandes die a#Befehle Betrieb«, »Stop« und »Umsteuern« liegen und auf der Oldruckumsteuerung die Befehle für »Voraus« und »Zurück«. Aus dieser Zweiteilung ergibt sich die Möglichkeit, zwei Steuerventile für die Druckleitung der Steuerflüssigkeit zur Kupplung anzubringen, eines an der Oldruckumsteuerung und eines am Bedienungsstand. Bei der Steuerungsvorrichtung nach der Erfindung wird nun das Ein- bzw. Ausrücken dieser Kupplung nicht mehr vom Maschinisten vorgenommen, sondern während des Umsteuervorganges der Hauptmaschine durch die dafür vorgesehenen Steuerungsorgane selbsttätig ausgeführt. Dies geschieht dadurch, daß durch Zusammenwirken der beiden Steuerventile am Bedienungsstand und an der Oldruckumsteuerung über eine Oldruckleitung ein Servomotor und ein Verstellkolben an der Kupplung der Hilfsmaschine in Tätigkeit treten können. Dabei führen die Kupplungssteuerorgane sozusagen Steuerkommandos der Hauptmaschine aus, und zwar bewirkt die Verblockung der beiden Steuerglieder, daß bei Umsteuern der Hauptmaschine auf Rückwärtslauf die Kupplung der nichtumsteuerbaren Hilfsmaschine ausgerückt und diese vom Antrieb der Propellerwelle losgetrennt wird. Neben dieser automatischen Betätigung der Kupplung vom Bedienungsstand der umsteuerbaren Hauptmaschine aus kann auch noch eine solche von Hand erfolgen. Dabei ist Vorsorge getroffen, daß beim Einrücken des Kupplungshebels ein Ankuppeln der Hilfsmaschine nicht eintreten kann, solange die umsteuerbare Hauptmaschine mit Drehrichtung »Zurück« läuft.The invention relates to a different type of control device for a machine system in which the drive power for the propeller shaft is in the main thing is applied by a reversible main engine; next to it is another non-reversible Auxiliary machine for driving a generator provided, which supplies the required pumps, mains winches and the like with energy. While driving, the energy for these additional machines is generally not needed. To the existing power of the auxiliary machine for additional drive To use the propeller shaft, main and auxiliary machines should be used when driving ahead connected to one another by means of a fluid transmission 2 or some other coupling and can deliver their power to the propeller shaft together. This connection of the two prime movers results in maximum utilization of the in the relevant Ship installed power and thus maximum speed. Should now a change in the direction of rotation of the propeller shaft and thus a reversal of the main engine are made to run backwards, the non-reversible auxiliary machine are automatically uncoupled from the common drive. The solution to this problem is according to the invention that the reversing organs of the main engine with Control organs for engaging and disengaging the clutch of the auxiliary machine, e.g. B. on hydraulic way, are blocked. This ensures that every change of direction at the same time a corresponding control process of the clutch on the main engine the auxiliary machine triggers. The distribution of the individual control commands on the main engine is made in such a way that the a # commands Operation «, »Stop« and »Reversing« are and the commands for »Ahead« are on the oil pressure reversing and back". This dichotomy results in the possibility of two control valves to attach for the pressure line of the control fluid to the coupling, one on the Oil pressure reversal and one at the operator's station. At the control device according to of the invention, engaging or disengaging this clutch is no longer done by the machinist made, but during the reversing process of the main engine by the for it provided control organs run automatically. This happens because through the interaction of the two control valves on the operator's station and on the oil pressure switch A servomotor and an adjusting piston on the coupling of the Auxiliary machine can come into action. The clutch control organs lead control commands from the main engine, so to speak, causing the blocking of the two control elements that when reversing the main engine to reverse the clutch of the non-reversible auxiliary machine disengaged and this from the drive the propeller shaft is disconnected. In addition to this automatic actuation of the clutch from the operator's station of the reversible main engine, one can also do this done by hand. Care is taken that when the clutch lever is engaged a coupling of the auxiliary machine can not occur as long as the reversible main machine with the direction of rotation »back«.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungsvorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i die Stellung der Steuerorgane und den Kreislauf der Steuerflüssigkeit bei Vorwärtsfahrt, Fig. 2 die Stellung der Steuerorgane und den Kreislauf der Steuerflüssigkeit bei Rückwärtsfahrt.In the drawing is an embodiment of a control device shown according to the invention, namely Fig. i shows the position of the control members and the circuit of the control fluid when driving forward, FIG. 2 shows the position of the Control organs and the circuit of the control fluid when driving backwards.

Um die Wirkungsweise der Verblockung gemäß der Erfindung zu erläutern, sei ein Umsteuerungsmanöver von »Vorausfahrt« auf »Zurück« beschrieben.In order to explain the mode of operation of the blocking according to the invention, let us describe a maneuver reversing from »driving ahead« to »back«.

Aus einem Ölbehälter i saugt eine besondere Ölpumpe 2 über die Leitung 3 Schmieröl an und preßt dieses in das Schmierölleitungssystem. An die Leitung 3 ist die Hauptsteuerleitung 4 angeschlossen, welche über eine Leitung 5 Drucköl dem Ventil a zuführt. Dieses Ventil a spricht auf einen Steuernocken 6 der Oldruckumsteuerung 7 der Hauptantriebsmaschine io an und ist beim Steuerkommando »Voraus« geöffnet, bei »Zurück« jedoch geschlossen. Bei der angenommenen Steuerstellung »Voraus« kann also das Drucköl ungehindert in die Leitung 8 gelangen. Diese führt zu einem Steuerschieber b am Bedienungsstand g der Hauptantriebsmaschine io. Auf der Welle des Handsteuerrades ii ist eine Kurvenscheibe 12 angebracht, gegen welche der Steuerschieber b mittels einer Feder 13 angedrückt wird. Jede Betätigung des Steuerrades ii und damit der Kurvenscheibe 12 ergibt eine ganz bestimmte Stellung des Steuerschiebers b. Bei Betriebsstellung »Voraus« ist dieser Steuerschieber b geöffnet und gibt den Durchfluß des Drucköls in die Steuerleitung 14 frei, welche zu dem Servomotor c an der Flüssigkeitsgetriebekupplung 15 führt. Die Leitung 14 mündet in den Druckraum eines Differentialkolbens 16 und drückt diesen gegen die Kraft einer Feder 17 nach oben. Durch diese Bewegung wird die Hauptsteuerleitung 4 unterbrochen, welche Drucköl durch den Servomotor c hindurch zu dem Druckraum des großen Verstellkolbens d führt; dieser betätigt über ein Gestänge das Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung für den Hilfsmotor 18. Durch die Unterbrechung der Hauptsteuerleitung 4 wird auf den Verstellkolben d kein Steuerdruck ausgeübt, so daß er unter der Wirkung der Feder 1g die in der Fig. i dargestellte Stellung einnimmt. Dies entspricht in unserem Falle dem Einrücken der Kupplung des Hilfsmotors 18, welcher infolgedessen seine Leistung über die Kupplung gemeinsam mit der Hauptmaschine io an die Propellerwelle 2o abgibt.A special oil pump 2 sucks through the line from an oil container i 3 lubricating oil and presses it into the lubricating oil line system. To line 3 the main control line 4 is connected, which via a line 5 pressure oil to the Valve a supplies. This valve a speaks to a control cam 6 of the oil pressure reversal 7 of the main propulsion engine is on and is open when the control command "Ahead" is given, but closed with »Back«. With the assumed tax position »advance«, that is, the pressurized oil can enter the line 8 unhindered. This leads to a control slide b at the control station g of the main propulsion engine io. On the shaft of the hand steering wheel ii a cam 12 is attached, against which the control slide b by means a spring 13 is pressed. Each operation of the steering wheel ii and thus the Cam 12 results in a very specific position of the control slide b. at Operating position "ahead", this control slide b is open and allows the flow of the pressure oil in the control line 14, which leads to the servomotor c on the fluid transmission clutch 15 leads. The line 14 opens into the pressure chamber of a differential piston 16 and presses this against the force of a spring 17 upwards. Through this movement becomes the main control line 4 interrupted, which pressurized oil through the servo motor c therethrough leads to the pressure chamber of the large adjusting piston d; this is operated via a linkage the engagement or disengagement of the clutch for the auxiliary motor 18. By the interruption the main control line 4 no control pressure is exerted on the adjusting piston d, so that under the action of the spring 1g he is in the position shown in FIG occupies. In our case, this corresponds to engaging the clutch of the auxiliary motor 18, which as a result, shares its power with the main engine via the clutch OK to the propeller shaft 2o.

Soll nun eine Änderung der Bewegungsrichtung der Propellerwelle 20 und damit eine Umsteuerung der Hauptmaschine io erfolgen, so geschieht dies zunächst durch Drehen des Handsteuerrades ii in die Stellung »Stop«. Die auf der gleichen Welle sitzende Kurvenscheibe 12 gibt dabei dem Steuerschieber b den Weg frei, so daß er sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, unter dem Druck der Feder 13 nach links bewegen kann. Er verschließt mit seinem Teil 21 die Steuerleitung 8 und deckt eine Entlüftungsöffnung auf, so daß der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 14 entspannt wird und das Drucköl über die Entlüftungsleitung 22 in die Rückströmleitung 23 fließen kann. Mit dem Entspannen des Steuerdruckes in der Leitung 14 hört auch die Druckwirkung auf den Differentialkolben 16 auf; dieser bewegt sich nunmehr ungehindert unter der Verstellkraft der Feder 17 und der Druckölbeaufschlagung der Oberseite des Differentialkolbens 16 nach abwärts. Damit wird aber die Unterbrechung der Hauptsteuerleitung 4 im Servomotor c aufgehoben; das Drucköl in dieser Hauptsteuerleitung 4 kann jetzt durch den Servomotor c hindurch zum Verstellkolben d strömen und diesen entgegen der Federkraft i9, wie aus Fig. 2 ersichtlich, nach oben drücken. Diese Steuerstellung des Verstellkolbens d bewirkt ein Ausrücken der Kupplung des Hilfsmotors 18, welcher damit vom Antrieb der Propellerwelle 2o losgekuppelt wird und im Leerlauf weiterläuft; er braucht also bei Umsteuerungsmanövern nicht stillgesetzt werden.Should a change in the direction of movement of the propeller shaft 20 and so that the main engine is reversed, this is done first by turning the manual control wheel ii to the »Stop« position. The on the same Shaft seated cam 12 gives the control slide b the way free, so that, as can be seen from Fig. 2, under the pressure of the spring 13 to the left can move. It closes the control line 8 with its part 21 and covers one Vent opening so that the fluid pressure in line 14 is relaxed and the pressurized oil will flow into the return line 23 via the vent line 22 can. With the relaxation of the control pressure in line 14, the pressure effect also ceases on the differential piston 16; this now moves under unhindered the adjustment force of the spring 17 and the application of pressure oil to the top of the differential piston 16 down. However, this eliminates the interruption of the main control line 4 in the Servomotor c canceled; the pressure oil in this main control line 4 can now through the servomotor c flow through to the adjusting piston d and this against the spring force i9, as shown in FIG. 2, press upwards. This control position of the adjusting piston d causes a disengagement of the clutch of the auxiliary motor 18, which thus from the drive the propeller shaft 2o is disengaged and continues to idle; he needs so are not stopped when reversing maneuvers.

Durch ein weiteres Drehen des Handsteuerrades i i in die Umsteuerstellung wird der Drehsinn der Hauptmaschine io geändert. Der Steuerschieber b bleibt dabei geschlossen und als Folge davon die Kupplung für den Hilfsmotor 18 ausgerückt. Bei diesem Umsteuervorgang verschließt nunmehr das Ventil a die Leitung 5. Dreht man jetzt das Handsteuerrad ii wieder in die frühere Stellung »Anlassen, Betrieb« und setzt man damit die Hauptmaschine io wieder in Gang, so treibt diese die Propellerwelle 20 im umgekehrten Drehsinn an. Durch das Zurückdrehen des Handsteuerrades ii in Stellung »Anlassen, Betrieb« wird zwar die Verbindung der Leitungen 8 und 14 wiederhergestellt; diese bleiben aber trotzdem drucklos, da den Verschluß jetzt das Ventil a übernommen hat. Die Abtrennung der Hilfsmaschine 18 von der jetzt im umgekehrten Drehsinn laufenden Propellerwelle ist damit herbeigeführt.By turning the manual control wheel i i again into the reversing position the direction of rotation of the main engine is changed. The control slide b remains closed and, as a result, the clutch for the auxiliary motor 18 is disengaged. at This reversal process now closes the valve a the line 5. If you turn now the hand control wheel ii back to the previous position "starting, operation" and if the main engine is started up again, it drives the propeller shaft 20 in the opposite direction of rotation. By turning back the manual steering wheel ii in In the "starting, operation" position, the connection between lines 8 and 14 is restored; these remain pressureless, however, since the closure is now taken over by valve a Has. The separation of the auxiliary machine 18 from the now running in the opposite direction of rotation Propeller shaft is thus brought about.

Eine Umsteuerung der Antriebswelle in die frühere Drehrichtung »Voraus« geschieht sinngemäß.A reversal of the drive shaft in the previous direction of rotation "ahead" happens analogously.

Bei geschlossenem Ventil a und geschlossenem Steuerschieber b folgt zunächst die Steuerstellung »Stop« und damit das Stillsetzen der Hauptmaschine. Mittels der Oldruckumsteuerung wird in der Stellung »Umsteuern« die Änderung der Drehrichtung der Antriebswelle von »Zurück« auf »Voraus« ausgeführt. Dabei öffnet wieder das Ventil a und setzt die Leitung 8 bis zum Schieber b unter Oldruck. Wird durch das nachfolgende Drehen des Handsteuerrades ii auf »Anlassen, Betrieb« die Hauptmaschine erneut angeworfen, so öffnet auch der Steuerschieber b, und über die Leitung 14 strömt die Druckflüssigkeit zum Differentialkolben 16. Die Absperrung der Hauptsteuerleitung 4 vom Verstellkolben d und die gleichzeitige Verbindung des Druckraumes vor diesem mit der Rückströmleitung 23 läßt die Feder i9 wiederum zur Wirkung kommen, welche den Verstellkolben d in die Ausgangsstellung zurückdrückt. Damit erfolgt durch die gespannte Feder 25 das Einrücken der Kupplung des Hilfsmotors 18 und dessen Zuschalten zu derHauptmaschine io zum gemeinsamen Antrieb der Propellerwelle 20.With valve a closed and control spool b closed, it follows first the control position »Stop« and with it the shutdown of the main engine. By means of the oil pressure reversal, the change in the Direction of rotation of the drive shaft from »back« to »ahead«. It opens valve a again and pressurizes line 8 to slide b. Will by subsequently turning the manual control wheel ii to "start, operation" the If the main engine is started again, the control slide b also opens, and via the Line 14 flows the pressure fluid to the differential piston 16. The shut-off the main control line 4 from the adjusting piston d and the simultaneous connection of the Pressure chamber before this with the return line 23 allows the spring i9 in turn to Effect come, which pushes the adjusting piston d back into the starting position. The clutch of the auxiliary motor is thus engaged by the tensioned spring 25 18 and its connection to the main engine io for the common drive of the propeller shaft 20th

Neben dieser hydraulischen Steuerungseinrichtung kann die Betätigung der Kupplung auch von Hand ausgeführt werden. Hierzu ist es notwendig, das Kupplungsgestänge 24 über ein gefedertes Zwischenglied 25 an den Kupplungshandhebel 26 anzulenken. Damit erreicht man, daß einerseits bei automatischer Betätigung der Kupplung vom Bedienungsstand der Hauptmaschine aus eine Ausrückbewegung des Kupplungsgestänges 24 möglich ist, wenn der Handhebel 26 in der Stellung »Ein« eingerastet ist, und andererseits aber auch für den Handhebel 26 allein eine Einrückbewegung von Stellung »Aus« in Stellung »Ein« durchführbar ist, wenn bei automatisch ausgerückter Kupplung das Kupplungsgestänge 24 in seiner Lage festgehalten wird. Gleichzeitig hat das gefederte Zwischenglied 25 die Aufgabe, bei in Stellung »Ein« eingerastetem Handhebel 26 und bei nicht beaufschlagtem Verstellkolben d die Kupplung einzurücken.In addition to this hydraulic control device, the actuation the coupling can also be carried out by hand. For this it is necessary to use the coupling linkage 24 to be linked to the clutch lever 26 via a spring-loaded intermediate member 25. This achieves that on the one hand with automatic actuation of the clutch from Control station of the main engine from a disengaging movement of the coupling linkage 24 is possible when the hand lever 26 is locked in the "On" position, and on the other hand, however, only an engaging movement of position for the hand lever 26 "Off" can be carried out in the "On" position if the clutch is automatically disengaged the coupling linkage 24 is held in place. At the same time it has Spring-loaded intermediate link 25 does the job with the hand lever locked in the "On" position 26 and when the adjusting piston d is not acted upon, engage the clutch.

Bei Ausfall der Hauptmaschine besteht für das Schiff die Möglichkeit, mit der Hilfsmaschine allein in Fahrtrichtung »Voraus« weiter zu fahren, wobei das automatische Steuerungssystem mittels des Absperrhahns 27 von der Olpumpe 2 abgetrennt wird und das Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung nur noch ,rein mechanisch über den Handhebel 26 bewirkt werden kann.If the main engine fails, the ship has the option of to continue driving with the auxiliary machine alone in the direction of travel »ahead«, whereby the automatic control system separated from the oil pump 2 by means of the shut-off valve 27 is and the engagement and disengagement of the clutch only, purely mechanically via the Hand lever 26 can be effected.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control device for an internal combustion engine system, in particular a ship propulsion system, consisting of one or more reversible and one or more non-reversible machines which drive the common propeller shaft via a coupling, characterized in that the control members of the reversible machines (io) and the clutches of the non-reversible machines (18 ) are mechanically, electrically, pneumatically, hydraulically or similarly interlocked in such a way that reversing the main engines to reverse causes the uncoupling of the non-reversible engines from the propeller shaft.

2. Control device according to claim i, characterized in that the control members for engaging or disengaging the clutches of the non-reversible machines (io) from Control station (9) of the reversible machines (io) by means of two control valves (a, b) or similar organs are operated.

3. Control device according to claim i, characterized in that during operation of the reversible machines (i o) in the direction of rotation "Back" a coupling of the non-reversible machines (12) is impossible.

4th Control device according to claim i, characterized in that despite being locked Manual operating lever (26) of the coupling a resilient intermediate member (25) the automatic Enables actuation of the clutch.

5. Control device according to claim i, characterized characterized that if the reversible machines fail (io) the automatic Control system can be switched off by means of a shut-off valve (27).

6. Control device according to claim i, characterized in that in the event of a fault in the hydraulic Control organs or the main engine (io) the non-reversible auxiliary engine (18) can take over the advance drive of the propeller shaft (20).