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Steuerungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Lokomotiven, mit
Nachlaufsteuerung Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für Fahrzeuge,
insbesondere für Eisenbafhnfahrzeuge, mit Nächlaufsteuerun!g, deren Arbeitskolben
ein einzustellendes Glied, das z. B. die Pumpenschaufeln eines Turbowandlers verstellen
soll, in jede gewünschte Lage stellt und darin hält.
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Nachlaufsteuerungen (Servomotoren), bei denen die Zufuhr des Arbeitsmittels
zu dem das einzustellende Glied 'bewegenden Arbeitskolben durch einen Steuerkolben
geregelt wird, der von einem Geber, ;gegebenenfalls: über ein mechanisches Übertragungsgestänge,
@.beeinflußt wird, sind vielfach bekannt. Da bei Fährzeugen, insbesondere Lokomotiven,
Druckluft und Dampf jederzeit zur Verfügung stehen, wäre es an sich :das Gegebene,
einen dieser Stoffe als Arbeitsmittel für den Servomotor zu benutzen. Die gasförmigen
Stoffe haben aber den Mangel, daß sie bei etwaigen, von dem zu verstellenden Glied
herrührenden Rückdrücken zusammengedrückt werden, so daß die gewünschte Stellung
nicht mehr gewährleistet ist. Diesen Mangel hat Druckflüssigkeit als Arbeitsmittel
nicht. Sie ist aber einmal nicht jederzeit auf der Lokomotive verfügbar und erfordert
zum anderen
häufig lange Zuleitungen zu dem zu verstellenden Glied,
die in der kalten Jahreszeit durch Einfrieren gefährdet sind und zudem wesentlich
größere Querschnitte benötigen als Luft- oder Dampfleitungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungseinrichtung
der eingangs. erläuterten Art zu schaffen, bei der die Vorteile der Flüssigkeit
ausgenutzt, die mit ihrer Verwendung verbundenen Nachteile aber vermieden sind.
Das geschieht in der Hauptsfäche dadurch, daß jede Seite des durch Flüssigkeit beaufschlagten
Arbeitskolbens der Nachlaüfsteuerung über deren Steuerkolben mit einem eigenen,
in der Nähe des. zu verstellenden Gliedes befindlichen Flüs!sigkeitsbehälter in
Verbindung gebracht werden kann, in .dem die Druckfiüssi-gkeit durch ein vom Geber
beeinflußtes Mittel erzeugt wird. Dieses Mittel kann beispielsweise Druckluft sein.
Das Mittel könnte aber auch ein vom Geber elektrisch gesteuertes Gewicht sein, das
auf den Spiegel im Flüssgkeitsbehälter abgesenkt wird.
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In :der Zeichnung ist in Abb. i- und: 2 je ein Ausführungsbeispidl
des Erfindungsgegenstandes grundzügig .dargestellt. In beiden Abbildungen sind entsprechende
Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In einem beiderseits geschlossenen Zylinider i ist der Aiibeitskolben
2 der Nachlaufsteuerung geführt. Der linke, aus dem Arbeitszylinder i herausgeführte
Teil oder Kolbenstange 3 greift an,dem einzustellen-@den Glied, einem Hebel q.,
an, mittels d ies,sen irgendeine nicht dargestellte Einrichtung eingestellt werden
kann oder der sie selbst einstellt. Der Hebel q. kann beispielsweise zum Einstellen
drehbarer Schaufeln eines Strömungsgetriebes dienen. Jedes Ende des Arbeitszylinders
i ist durch eine Steigleitung 5 mit einem oberhalb des i angeordneten, allseitig
geschlossenen Behälter 6 verbunden. Der Arbeitszylinder i, die Steigleitungen 5
#und ein Teil der Behälter 6 sind dauernd mit Flüssigkeit gefüllt. In die Steigleitungen
5 -ist ein parallel - zum Arbeitszylinder i liegender Steuerzylinder 7 geschaltet,
in dem ein mehrere Kolbenscheiben aufweisender Steuerkolben 8 geführt ist. In !der
dargestellten Mittellage des Steuerkolbens 8 werden die Anschlußöifnungen der Steigleitungen
5 in dem Steuerzylinder 7 durch zwei Kolbenscheiben 9 abgeschlossen. In gewissen
Abständen zu beiden Seiten dieser Scheiben ist der Steuerkolben 8 mit weiteren Seheiben:
io und i i versehen. Die Zwischenräume zwischen den Scheiben io, 9 und ii sind mit
Flüssigkeit gefüllt. In der Mitte des: Steuerzylinders 7 ist an diesien eine Leitung
i2 angeschlossen, die mit einer nicht diargestellten-Druckluftquelle in Verbindung
steht. In einem gewissen Abstand zu beiden Seiten der Leitung 12 gehen von der Oberseite
des Steuerzylinders 7 zwei Luftleitungen 13 aus, die in die Oberseite der Behälter°
6 münden. In der dargestellten Mittellage !des Steuerko'Lbens 8 werden die A.nschlußöffnungen
der Luftleitungen 13 an dem Steuerzylinder 7 durch zwei Kolbenscheiben 14 überdeckt.
Zwischen den -Scheiben io und 14 des in der Mittellage befindlichen Steuerkolbens
8 ist der Steuerzylinder 7 mit zwei Luftaustrittsstutzen 15 versehen. An dem in
A@bb. i rechten Teil der Kolbenstange 3 und an der Stange des Steuerkolbens 8 ist
ein Stellhebel 16 angelenkt, der selbst Geber ist oder mit dem Geber durch ein mechanisches
Gestänge verbunden sein kann und- der in der :dargestellten Mittellage des Arbeits-
und des Steuerkolbens lotrecht steht. Das Gelenk zwischen dem Stellhebel 16 und
der Kolbenstange 3 ist mit 17, das Gelenk zwischen dem Stel-Ibebel 16 und der Stange
des Steuerko'ltbens 8 mit 18 und der obere Endpunkt des Stellhebels 16 mit i9 bezeichnet.
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Wenn .der Stellhebel 16 aus :der dargestellten lotrechten Mittelstellung
heraus um .das Gelenk 17 in die -gestrichelt gezeichnete Lage nach links geschwenkt
wird, wobei das Gelenk i8 an die Stelle 18' und der Punkt i9 nach i9' gelangt, wird
der Steuerkolben 8 um eine entsprechende Strecke nach linksgeschoben. Hierbei gaben
dieKolbenscheiben 9 die Anschlußöffnungen der Steigleitungen 5 frei, so daß (die
Verbindung zwischen den Behältern 6 und dem Arbeitszylinder i hergestellt ist. Gleichzeitig
treten die Kolbenscheiben 14 links neben die Anschlußöffnungen der Luftleitungen
13. Infolgedessen wird die Verbindung zwischen der Druckleitung 12 rund der linken
Luftleitung 13 einerseits ;sowie zwischen der rechten Luftleitung 13 und dem rechten
Austrittsstutzen 15 andererseits hergestellt: Dies hat zur Folge, daß Druckluft
in den Kliniken Behälter 6 tritt, die darin befindliche Flüssigkeit unter Druck
setzt und die Druckflüssigkeit durch die zügelhörige Leitung 5 in den linken Teil
des Arbeitszylinders z drückt; wodurch ider Arbeitskoliben 2 nach rechts bewegt
wird. Hierbei wird eine. gleich große Flüssigkeitsmenge aus dem rechten Teil des
Zylinders i heraus und durch die zage-.hörige Steigleitung 5 in den rechten Behälter
6 geschoben. Ein Teil der in diesem Behälter befindlichen Luft entweicht dabei @durch
die rechte Luftleitung 13 und den rechten Austrittsstutzen 15 ins Freie. Bei der
Bewegung -des Arbeitskolbens 2 nach rechts wird der Stellhebel 16 um den Punkt i9'
nach rechts geschwenkt. Dabei bewegen sich auch das Gelenk i8 aus, der Stellung
i8' und damit der Steuerkolben 8 nach rechts. Wenn der Stellhebel 16 in die ;strichpunktiert
gezeichnete Lage gelangt ist, in der das Gelenk 18 und der Steuerko'lben 8 ihre
Ausgangslage einnehmen, ist die Verbindung zwischen den Behältern 6 und dem Arbeitszylinder
i durch die Kolbenscheiben 9 unterbrochen, so @daß keine Verschiebung .das Arbeitskolbens
:2 mehrerfolgt. Das Stillsetzer des Arbeitskolbens 2 geschieht auchbei etwaigen
durch das einzustellende Glied q. verursachten Rückdrücken . ohne nennenswerte Pendelungen,
da die zwischen dem Kolben 2 und -den beiden_Scheiben 9 eingeschlossene Flüssigkeit
nicht zusammendrückbar ist. Die Kolbens c 'heiben 14 sind ebenfalls in ihre Mittellage
gelangt, in der sie die Luftleitungen 13 absperren.
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Bei einer Schwenkung des als Stellhebel ausgebildeten Gebers 1,6 aus
der lotrechten Lage nach
rechts ergeben sich die umgekehrten Bewegungsverhältnisse;
der Arbeitskolben :2 wird nach links geschoben.
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Die durch die Anlenkung des Stellhebels 16 an der Kolbenstange 3 und
der Stange des Steuerkolbens 8 erreichte Rückführungswirkung hat zur Folge, daß
sich die Kolbenstange 3 immer in die Lage einstellt, die sich ergeben würde, wenn
das Gelenk 18 unverschiebbar wäre und die Bewegung der Kolbenstange 3 unmittelbar
durch Schwenken des Stellhebels 16 um das Gelenk z8 erfolgte.
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Da mit Schiebern ein dichter Abschluß von Luftleitungen nur schwer
zu verwirklichen ist, werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nur die mit Flüssigkeit
gefüllten Steigleitungen 5 durch Schieber gesteuert; als Schaltglieder für die Luftleitungen
12, 13 hingegen sind Ventile vorgesehen. Der Steuerkolben 8 trägt dementsprechend
nur zwei zum Abschließen der Steigleitungen 5 dienende Kolbenscheiben 9, eine zwischen
diesen liegende Scheibe 1o und zwei Abschlußscheiben 1i. Die Zwischenräume zwischen
den Scheiben z o, 9 und il sind auch hier mit Flüssigkeit gefüllt. Die Ventile für
die Luftleitungen sind in einem Gehäuse 2o untergebracht, das durch zwei senkrecht
zur Verschiebungsrichtung des Steuerkolbens 8 liegende Scheidewände in zwei außenliegenden
Kammern 21 und einen dazwischenliegenden Verteilerraum 22 unterteilt ist. Die Kammern
.2i sind durch die Leitungen 13 mit den Behältern 6 verbunden; in den Verteilerraum
22 mündet die Druckluftleitung 12. In den beiden Scheidewänden befinden sich Öffnungen
23, die durch im Innern der Kammern 2z befindliche federbelastete Ventilteller24
abgeschlossen werden können. In der linken und rechten Endwand des Gehäuses 2o befindet
sich je eine ins Freie führende Öffnung 25. Diese Öffnungen sind durch federbelastete
Ventilteller 26 verschließbar, die im Innern der Kammern 21, und zwar unterhalb
der Ventilteller 2:I, angeordnet sind. Die Ventilteller 24., 26 tragen Stangen 27,
28, die parallel zu dem Steuerkolben 8 verschiebbar und links und rechts aus dem
Gehäuse 2o herausgeführt sind. Die freien Enden 29 der oberen Stangen 27 sind hakenförmig
nach unten gebogen. In geringem Abstand von der dem Gehäuse 20 zugewandten Seite
dieser Haken sind senkrecht zur Bewegungsrichtung :des Steuerkolbens 8 Arme 3o angeordnet,
die fest an einer parallel zu dem Steuerkolben 8 geführten Stange 31 sitzen. In
geringem Abstand von dem mittleren Teil der Arme 3o befinden sich die Enden 32 der
unteren Ventilstangen 28. Die Stange 31 ist durch ein Joch 33 starr mit dem Steuerkolben
8 verbunden. An dem Joch 33 sitzt das Gelenk 18, an dem der Stellhebel 16 angreift,
dessen unteres Ende in dem Gelenk 17 mit .der Kolbenstange 3 verbunden ist.
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Wenn der Stellhebel 16 aus der dargestellten lotrechten Lage nach
links geschwenkt wird, werden der Steuerkolben 8 und die Stange 31 nach links geschoben.
Hierbei trifft der linke Arm 3o auf den Haken 29 der linken Ventilstange 27 und
öffnet das linke Ventil 23, 2q.. Zugleich trifft der rechte Arm 3o auf das Ende
32 der rechten Ventilstange 28 und öffnet das rechte Ventil 2,5, 26. Das
linke Ventil 25, 26 und das rechte, 23, 24, bleiben geschlossen. Nunmehr tritt Druckluft
aus der Leitung 12 durch die linke Öffnung 23 .und die linke Leitung 13 in den linken
Behälter 6 und verdrängt aus diesem Flüssigkeit durch die linke Steigleitung 5,
die .inzwischen :durch die zugehörige Kolbenscheibe 9 freigegeben ist, in den linken
Teil des Arbeitszylinders i, so daß der Arbeitskolben :2 nach rechts geschoben wird.
Die hierbei aus dem rechten Teil des Arbeitszylinders verdrängte Flüssigkeit tritt
durch die zugehörige Steigleitung 5, die durch die rechte Scheibe 9 freigegeben
worden ist, in den rechten Behälter 6. Auls :diesem entweicht dabei Luft durch die
rechte Leitung 13 und das in der rechten Kammer 21 befindliche Ventil 25, 26 inis
Freie.
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Bei einer Schwenkung des Stelllhebels 16 aus der lotrechten Lage nach
rechts werden durch die Arme 3o das rechte Ventil 23,24 und das linke, 25, 26, geöffnet,
während das rechte Ventil 2,5, 26 und das linke Ventil 23, 2.4 geschlossen
bleiben. Die Druckluft tritt dann in den rechten Behälter 6 und bewirkt eine Verschiebung
des Arbeitskolbens :2 nach links, wobei aus :dem linken Behälter 6 Luft ins Freie
entweicht.
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Die beiden Behälter 6 können durch eine absperrbare Leitung miteinander
verbunden sein. Dann kann man, wenn Flüssigkeit an dem Arbeitskolben 2 vorbei infolge
von Undichtheit von dem einen Teil des Zylinders i nach dem anderen übergetreten
ist, :durch vorübergehendes Öffnen der Verbindungsleitung die gleichmäßige Verteilung
der Flüssigkeit auf die beiden Behälter wiederherstellen.
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Der zur Erzeugung des Arbeitsdruckes der Flüssigkeit verwendeten Druckluft
ist z. B. ein auf die Flüssigkeit im Behälter wirkender elektromagnetisch betätigter
Kolben oder ein heb- und senkbares Gewicht, das .die Flüssigkeit unter Druck setzt,
grundsätzlich gleichwertig.