EP0200785A1 - Verfahren und vorrichtung zur einstellung der propellerflügel eines hydraulisch betätigten verstellpropellers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur einstellung der propellerflügel eines hydraulisch betätigten verstellpropellers

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EP0200785A1
EP0200785A1 EP19860900089 EP86900089A EP0200785A1 EP 0200785 A1 EP0200785 A1 EP 0200785A1 EP 19860900089 EP19860900089 EP 19860900089 EP 86900089 A EP86900089 A EP 86900089A EP 0200785 A1 EP0200785 A1 EP 0200785A1
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EP
European Patent Office
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setpoint
propeller
difference
function
slide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19860900089
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Wührer
Peter Lorenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer Escher Wyss GmbH
Original Assignee
Sulzer Escher Wyss GmbH
Escher Wyss GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer Escher Wyss GmbH, Escher Wyss GmbH filed Critical Sulzer Escher Wyss GmbH
Publication of EP0200785A1 publication Critical patent/EP0200785A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/06—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical
    • B63H3/08—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid
    • B63H3/081—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid actuated by control element coaxial with the propeller shaft
    • B63H3/082—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid actuated by control element coaxial with the propeller shaft the control element being axially reciprocatable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/16—Systems essentially having two or more interacting servomotors, e.g. multi-stage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/06—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical
    • B63H3/08—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid
    • B63H2003/088—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid characterised by supply of fluid actuating medium to control element, e.g. of hydraulic fluid to actuator co-rotating with the propeller

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting the propeller blades of a hydraulically operated adjusting propeller, in which the hydraulic medium under pressure as a function of a setpoint adjustable by a setpoint generator via a control slide, in particular an electromagnetically actuated proportional slide, and one a sleeve surrounding a propeller shaft is fed to an adjusting cylinder, the control slide being adjusted as a function of a difference between the setpoint and actual value in the sense of reducing this difference.
  • the invention relates to a one-piece device for carrying out the method with a control slide which, depending on the output signal of a comparator comparing the setpoint and actual value of the angular position of the propeller blades, is adjusted proportionally to this signal by a controller.
  • the deviations are further increased when using proportional actuators which can be actuated electromagnetically, since these have an overlap of the control surfaces of the piston valve relative to the control channels, such that one control channel is not opened immediately when the other is closed and vice versa, but only after a path of the slide piston corresponding to the overlap.
  • the invention has for its object to provide a method and an adjusting device which allow a much more precise correspondence of the actual value with the target value compared to the prior art.
  • Fig. 1 is a circuit diagram of a mechanical-hydraulic adjusting device
  • Fig. 2 is a circuit diagram of an electro-hydraulic adjusting device.
  • the adjusting device shown in FIG. 1 is used for the angular adjustment of the propeller blades 1 of an adjusting propeller 2, in the hub 3 of which there is an adjusting cylinder 4 with a piston 5 axially movable therein.
  • the hub 3 is fastened to a propeller shaft 6, via which it is driven by a motor, not shown.
  • a control rod 7 In a bore of the propeller shaft 6 there is a control rod 7, which channels 8, 10 indicated by dashed lines for the supply of the hydraulic medium in one of the cylinder spaces 11, 12 and its derivation from the other whose has.
  • the hydraulic medium is supplied from a feed device (not shown) via a control slide 13 and a sleeve 14 surrounding the shaft 6.
  • the control slide has a slide housing 15, in which a spool 16 with two control surfaces 17, 18 is movable.
  • the control surfaces 17, 18 interact with control channels 20, 21. Between the control surfaces 20, 21 there is a recess 22, in the area of which there is a recess in the housing 15
  • Inlet line 23 for hydraulic medium under pressure opens.
  • An overlap occurs in the control slide 13 in that the distance A between the control edges of the slide piston is smaller than the distance B between the control edges of the control channels 20, 21.
  • control channels 20, 21 of the control slide 13 are connected by lines 24, 25 to connecting channels 26, 27 of the sleeve 14.
  • the control rod 7 is provided with recesses 28 and 30, into which the connecting channels 8, 10 open and which at the same time allow the control rod 7 to move axially relative to the sleeve 14.
  • a sleeve 31 is slidably arranged, which is firmly connected to the control rod 7 by a pin 31 ', which is carried out through slots 6' in the shaft 6.
  • the sleeve 37 has a groove 32 into which pins 33 of a semicircular bracket 34 engage.
  • the bracket 34 is fastened to a lever 35 which serves to set the desired value of the angle of the propeller blades, as is indicated by a scale 36.
  • the lever 35 is connected by a hinge 37 to the rod 38 of the spool 40 of a spool 41, which is on a two-armed Lever 42 is articulated, which is connected to the spool 16 of the control slide 13.
  • the piston rod 43 of an actuating piston 44 is articulated on the other arm of the two-arm lever 42 and is movable in a cylinder 45.
  • cylinder 45 is controlled by piston slide 41.
  • the lever 35 is adjusted accordingly along the scale 36.
  • the slide piston 16 is moved in the corresponding direction in the housing 15.
  • the adjusting piston 5 would move into the desired position and move the control rod 7 in such a way that the linkage 38, 42 brings the spool 16 into a closing position in which the control surfaces 17, 18 close the control channels 20, 21.
  • this position cannot be reached.
  • the sleeve 31 therefore does not come into the position corresponding to the actual value, but rather into a position which deviates from it.
  • the slide piston 40 is thereby moved out of its position and actuates the piston 44 in the cylinder 45 such that the error is compensated for.
  • the spool of the control slide 13 is actuated by an electromagnet 50, the armature 51 of which is under the influence of a spring 52.
  • the deflection of the slide piston 16 takes place proportionally as a function of the current intensity supplied to the electromagnet 50.
  • a comparison element 53 is provided, which compares an actual value taken from the sleeve 31 with the setpoint value 54 set.
  • the output signal of the comparator 53 is fed to the electromagnet 50 via a proportional controller 55.
  • the output signal of the comparator 53 is also fed to an integral controller 56, the output signal of which is combined in an adder 57 with the signal of the controller 55.
  • the effect is the same as for the device according to FIG. 1.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Propeller¬ flügel eines hydraulisch betätigten Verstellpropellers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Propellerflügel eines hydraulisch betätigten Verstellpro¬ pellers, bei welchem das hydraulische Medium unter Druck in Abhängigkeit von einem durch einen Sollwertgeber ein- stellbaren Sollwert über einen Steuerschieber, insbeson¬ dere einen elektromagnetisch betätigbaren Proportional¬ schieber, und eine eine Propellerwelle umschliessende Muf¬ fe einem Verstellzylinder zugeführt wird, wobei der Steuer¬ schieber in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen Soll- und Istwert im Sinn einer Verkleinerung dieser Differenz verstellt wird. Gleichzeitig betrifft die Erfindung eine Einsteilvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens mit ei¬ nem Steuerschieber, der in Abhängigkeit vom Ausgangs¬ signal eines den Soll- und den Istwert der Winkelstellung der Propellerflügel vergleichenden Vergleichsorganes von einem Regler proportional zu diesem Signal verstellt wird.
Bei den bekannten Anlagen mit Verstellpropellern dieser Art entstehen bedeutende Leckverluste in der Wellenmuffe und im Verstellzylinder, welche vom Druck des Mediums ab- hängig sind. Dadurch entstehen bedeutende Abweichungen des Sollwertes der Winkelstellung der Propellerflügel vom ein¬ gestellten Istwert. Diese Abweichungen sind zudem nicht konstant sondern von der Belastung des Propellers abhängig,
• Die Abweichungen werden bei der Verwendung von elektroma¬ gnetisch betätigbaren Proportionalschiebern noch vergrös- sert, da diese eine Ueberdeckung der Steuerflächen des Kol¬ benschiebers gegenüber den Steuerkanälen aufweisen, der- art, dass der eine Steuerkanal nicht sofort geöffnet wird, wenn der andere geschlossen wird und umgekehrt, sondern erst nach einem der Ueberdeckung entsprechenden Weg des Schieberkolbens. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Einstellvorrichtung zu schaffen, welche eine wesentlich genauere Uebereinstimmung des Ist¬ wertes mit dem Sollwert gegenüber dem Stand der Technik gestatten.
Diese Aufgabe wird durch die Massnahmen nach den Kennzei¬ chen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema einer mechanisch-hydraulischen Einsteilvorrichtung und
Fig. 2 ein Schaltschema einer elektro-hydraulischen Ein- Stellvorrichtung.
Die in der Fig. 1 dargestellte Einsteilvorrichtung dient zur Winkelverstellung der Propellerflügel 1 eines Verstell¬ propellers 2, in dessen Nabe 3 sich ein Verstellzylinder 4 mit einem darin axial beweglichen Kolben 5 befindet. Die Nabe 3 ist an einer Propellerwelle 6 befestigt, über wel¬ che sie von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. In einer Bohrung der Propellerwelle 6 befindet sich eine Steuerstange 7, welche gestrichelt angedeutete Kanäle 8, 10 für die Zufuhr des hydraulischen Mediums in einen der Zylinderräume 11, 12 und dessen Ableitung aus dem an- deren aufweist. Die Zufuhr des hydraulischen Mediums er¬ folgt je nach der Richtung der gewünschten Veränderung des Einstellwinkels der Propellerflügel 1 von einer nicht dar¬ gestellten Speisevorrichtung über einen Steuerschieber 13 und eine die Welle 6 umschliessende Muffe 14. Der Steuer¬ schieber hat ein Schiebergehäuse 15, in welchem ein Schie¬ berkolben 16 mit zwei Steuerflächen 17, 18 beweglich ist. Die Steuerflächen 17, 18 wirken mit Steuerkanälen 20, 21 zusammen. Zwischen den Steuerflächen 20, 21 befindet sich eine Ausnehmung 22, in deren Bereich im Gehäuse 15 eine
Eingangsleitung 23 für unter Druck stehendes hydraulisches Medium mündet. Eine Ueberdeckung entsteht im Steuerschie¬ ber 13 dadurch, dass der Abstand A der Steuerkanten des Schieberkolbens kleiner ist als der Abstand B der Steuer- kanten der Steuerkanäle 20, 21.
'Die Steuerkanäle 20, 21 des Steuerschiebers 13 sind durch Leitungen 24, 25 mit Verbindungskanälen 26, 27 der Muffe 14 verbunden. Im Bereich der Verbindungskanäle 26, 27 ist die 'Steuerstange 7 mit Ausnehmungen 28 und 30 versehen, in welchen die Verbindungskanäle 8, 10 münden und welche gleichzeitig eine axiale Bewegung der Steuerstange 7 ge¬ genüber der Muffe 14 gestatten.
Auf der Welle 6 ist eine Muffe 31 verschiebbar angeordnet, die durch einen Stift 31', welcher durch Schlitze 6' in der Welle 6 durchgeführt ist, mit der Steuerstange 7 fest verbunden ist. Die Muffe 37 hat eine Nut 32,in die Zapfen 33 eines halbrunden Bügels 34 eingreifen. Der Bügel 34 ist an einem Hebel 35 befestigt, der zur Einstellung des Soll¬ wertes der Winkel der Propellerflügel dient, wie dies durch eine Skala 36 angedeutet ist. Der Hebel 35 ist durch ein Gelenk 37 mit der Stange 38 des Schieberkolbens 40 eines Kolbenschiebers 41 verbunden, die an einem zweiarmigen Hebel 42 angelenkt ist, der mit dem Kolbenschieber 16 des Steuerschiebers 13 verbunden ist. Am anderen Arm des zwei¬ armigen Hebels 42 ist die Kolbenstange 43 eines Stellkol¬ bens 44 angelenkt, der in einem Zylinder 45 beweglich ist. Die Zufuhr und Ableitung des hydraulischen Mediums zum
Zylinder 45 wird, wie dargestellt, durch den Kolbenschie¬ ber 41 gesteuert.
Wenn im Betrieb eine Einstellung der Winkel der Propeller¬ flügel auf einen gegebenen Wert erwünscht ist, wird der Hebel 35 entlang der Skala 36 entsprechend eingestellt. Beim Vorliegen einer Differenz zwischen der Sollstellung und der Iststellung, welche durch die Muffe 31 dargestellt wird, wird der Schieberkolben 16 im Gehäuse 15 in entspre¬ chender Richtung bewegt. Bei einer verlustfreien Anlage und fehlender Ueberdeckung des Kolbenschiebers 13 würde sich der Verstellkolben 5 in die gewünschte Lage stellen und die Steuerstange 7 so bewegen, dass über das Gestänge 38, 42 der Schieberkolben 16 in eine schliessende Stel¬ lung gebracht wird, in welcher die Steuerflächen 17, 18 die Steuerkanäle 20, 21 abschliessen. Da jedoch die Leckver¬ luste eine dauernde Nachspeisung erfordern, kann diese Stellung nicht erreicht werden. Die Muffe 31 gelangt da¬ her nicht in die dem Istwert entsprechende Stellung, son¬ dern in eine Stellung, welche von dieser abweicht. Erfin- dungsge äss wird dadurch der Schieberkolben 40 aus seiner Stellung bewegt und betätigt den Kolben 44 im Zylinder 45 derart, dass der Fehler ausgeglichen wird.
Nach der Figur 2 wird der Schieberkolben des Steuerschie¬ bers 13 durch einen Elektromagneten 50 betätigt, dessen Anker 51 unter dem Einfluss einer Feder 52 steht. Die Aus¬ lenkung des Schieberkolbens 16 erfolgt dabei proportional in Abhängigkeit von der dem Elektromagneten 50 zugeführten Stromstärke. Bei der Vorrichtung nach der Figur 2 ist ein Vergleichs¬ organ 53 vorgesehen, welches einen von der Muffe 31 abge¬ nommenen Istwert mit dem eingestellten Sollwert 54 ver¬ gleicht. Das Ausgangssignal des Vergleichsorganes 53 wird über einen Proportionalregler 55 dem Elektromagneten 50 zugeführt. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Ver¬ gleichsorganes 53 auch einem Integralregler 56 zugeführt, dessen Ausgangssignal in einem Addierorgan 57 mit dem Sig¬ nal des Reglers 55 vereinigt wird. Die Wirkung ist die gleiche wie bei der Vorrichtung nach der Figur 1.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Einstellung der Propellerflügel eines hy¬ draulisch betätigten Verstellpropellers, bei welchem das hydraulische Medium unter Druck in Abhängigkeit von einem durch einen Sollwertgeber einstellbaren Sollwert über ei- nen Steuerschieber, insbesondere einen elektromagnetisch betätigbaren Proportionalschieber, und eine eine Propel¬ lerwelle umschliessende Muffe einem Verstellzylinder zu¬ geführt wird, wobei der Steuerschieber in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen Soll- und Istwert im Sinn einer Verkleinerung dieser Differenz verstellt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Steuerschieber zu¬ sätzlich und parallel dazu in Abhängigkeit von einer be¬ stehenden Differenz zwischen Soll- und Istwert im Sinn einer Verkleinerung der Differenz verstellt wird.
2. Einsteilvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Steuerschieber (13), der in Abhän¬ gigkeit vom Ausgangssignal eines den Soll- und den Istwert der Winkelstellung der Propellerflügel (1) vergleichenden Vergleichsorganes (53) von einem Regler (55) proportional zu diesem Signal verstellt wird, gekennzeichnet durch ei¬ nen Integralregler (56), der parallel zum ersten Regler (55) geschaltet ist und zur zusätzlichen Verstellung des Steuerschiebers (13) in Abhängigkeit von einer bestehenden Differenz zwischen Soll- und Istwert im Sinn einer Ver- kleinerung der Differenz dient."
EP19860900089 1984-11-17 1985-11-15 Verfahren und vorrichtung zur einstellung der propellerflügel eines hydraulisch betätigten verstellpropellers Withdrawn EP0200785A1 (de)

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CH548384 1984-11-17
CH5483/84 1984-11-17

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EP0200785A1 true EP0200785A1 (de) 1986-11-12

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EP19860900089 Withdrawn EP0200785A1 (de) 1984-11-17 1985-11-15 Verfahren und vorrichtung zur einstellung der propellerflügel eines hydraulisch betätigten verstellpropellers

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0200785A1 (de)
DE (1) DE3502964A1 (de)
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Also Published As

Publication number Publication date
DE3502964A1 (de) 1986-05-28
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Inventor name: WUEHRER, WOLFGANG

Inventor name: LORENZ, PETER