NO123005B

NO123005B -

Info

Publication number: NO123005B
Application number: NO203770A
Authority: NO
Inventors: O Danielsen
Original assignee: Standard Tel Kabelfab As
Priority date: 1970-05-28
Filing date: 1970-05-28
Publication date: 1971-09-13

Description

Reverseringsarrangement for dieselmotorer. Reversing arrangement for diesel engines.

Foreliggende oppfinnelse angår et arrangement for å drive den pneumatiske reverseringsmekanisme for marine dieselmotorer og særlig et arrangement som styres av motorens turtall. The present invention relates to an arrangement for driving the pneumatic reversing mechanism for marine diesel engines and in particular an arrangement that is controlled by the engine's speed.

I enkelte typer marine dieselmotorer må kamakselen som er utstyrt med kammer for styring av brenselpumper og eksosventiler ha en forskjellig vinkelstilling i forhold til maskinens veivaksel alt ettersom maskinen løper forover eller akterover. Når slike dieselmotorer skal reverseres må derfor kamakselen alltid slås over til sin annen posisjon. In some types of marine diesel engines, the camshaft, which is equipped with a chamber for controlling fuel pumps and exhaust valves, must have a different angular position in relation to the machine's crankshaft, depending on whether the machine runs forward or astern. When such diesel engines are to be reversed, the camshaft must therefore always be switched to its other position.

For å utføre den ønskede omstilling av kamakselen er denne utstyrt med en bremseskive som er således anbragt at den vil holdes i samme stilling når veivakselen begynner å dreie seg i den nye retning. Bremseskiven frigjøres deretter så snart som kamakselen har nådd sin andre stilling i forhold til veivakselen. In order to carry out the desired adjustment of the camshaft, this is equipped with a brake disc which is arranged in such a way that it will be held in the same position when the crankshaft starts to turn in the new direction. The brake disc is then released as soon as the camshaft has reached its second position in relation to the crankshaft.

Når ordre om reversering av maskinen gis, føres start luft til maskinens sylinder så snart maskinens turtall har nådd et til-strekkelig lavt nivå. Start luften virker til å begynne med som et bremsemedium, og maskinen stopper et øyeblikk før start luften begynner å dreie den i motsatt retning. Under hele tidsforløpet som medgår til bremsing og reversering søker en eller flere bremsesylindre å fastholde bremseskiven til reverseringsmekanismen i den samme stilling. When the order to reverse the machine is given, starting air is supplied to the machine's cylinder as soon as the machine's rpm has reached a sufficiently low level. The start air initially acts as a braking medium, and the machine stops for a moment before the start air starts turning it in the opposite direction. During the entire time required for braking and reversing, one or more brake cylinders seek to maintain the brake disc of the reversing mechanism in the same position.

Bremsesylindrene er balansert ved hjelp av en enveis virkende fjær, og de får sin trykkluft tilførsel fra maskinens start luft system. Bremseskiven er utført med en kamformet omkrets, og under reverseringen fastholdes den av ruller som er festet til bremse-sylinderens stempelstang. Bremsesylindrene blir imidlertid energisert under reverseringsprosessen mens maskinens turtall avtar, og rullene presses mot bremseskivens kammer mens motoren fremdeles roterer med ca. 40 omdreininger/minutt. Derved vil bremsesylindrene begynne å oscillere, og disse oscillasjoner kan være så kraftige at de ikke slutter når motoren stopper. Når motoren deretter begynner å dreie seg i motsatt retning, vil slag fra bremseskivens kammer ytterligere øke intensiteten til disse oscillasjoner. Resultatet er at reverseringsmekanismen bare har snudd kamakselen delvis mot dens andre posisjon og dette resulterer i at motoren ikke vil starte i den nye retning. The brake cylinders are balanced using a unidirectional spring, and they receive their compressed air supply from the machine's starting air system. The brake disc is made with a comb-shaped circumference, and during the reversal it is held by rollers which are attached to the piston rod of the brake cylinder. However, the brake cylinders are energized during the reversing process while the machine's rpm decreases, and the rollers are pressed against the brake disc chamber while the engine is still rotating at approx. 40 revolutions/minute. Thereby, the brake cylinders will start to oscillate, and these oscillations can be so powerful that they do not stop when the engine stops. When the engine then starts to rotate in the opposite direction, the impact from the brake disc chamber will further increase the intensity of these oscillations. The result is that the reversing mechanism has only partially turned the camshaft towards its second position and this results in the engine not starting in the new direction.

Den beste løsning på dette problem vil være at rullene til bremsesylindrene presses mot bremseskiven nøyaktig i det øyeblikk motoren stanser eller umiddelbart før dette øyeblikk. The best solution to this problem would be for the rollers of the brake cylinders to be pressed against the brake disc exactly at the moment the engine stops or immediately before this moment.

Ovennevnte ulempe foreligger ved konvensjonelle marine dieselmotorer av beskrevne type, men avhjelpes fullstendig ved et arrangement i henhold til foreliggende oppfinnelse slik denne frem-går av de nedenfor fremsatte krav. The above-mentioned disadvantage exists with conventional marine diesel engines of the type described, but is completely remedied by an arrangement according to the present invention, as is apparent from the requirements set out below.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vil den nedenfor bli nærmere forklart under beskrivelse av et>utførelses-eksempel under henvisning til den ledsagende tegning. In order to provide a clearer understanding of the present invention, it will be explained in more detail below in the description of an embodiment with reference to the accompanying drawing.

I tegningen vises skjematisk motorens veivaksel 1 og motorens kamaksel 2. Rotasjonen av veivakselen 1 overføres til kamakselen 2 ved hjelp av et hvilket som helst velegnet utstyr som f.eks. tannhjul-ene 3 og 4. The drawing shows schematically the engine's crankshaft 1 and the engine's camshaft 2. The rotation of the crankshaft 1 is transferred to the camshaft 2 using any suitable equipment such as gears 3 and 4.

I en motor av den angjeldende type roterer kamakselen 2 synkront med veivakselen 1 uten hensyn til rotasjonsretningen. Imidlertid er som ovenfor nevnt, vinkelstillingen til kamakselen i forhold til veivakselen forskjellig for de to rotasjonsretninger. In an engine of the type in question, the camshaft 2 rotates synchronously with the crankshaft 1 regardless of the direction of rotation. However, as mentioned above, the angular position of the camshaft in relation to the crankshaft is different for the two directions of rotation.

For å utføre en ny innstilling av kamakselen 2 under reverseringsprosessen, er den utstyrt med en bremseskive 5 som er anbragt slik at den vil samvirke med en bremsesylinder 6. Bremseskiven 5 og kamakselens tannhjul 4 er mekanisk forbundet med hver-andre slik at de har to stabile vinkelstillinger i forhold til hver-andre. Hver av disse posisjoner er stabile for én av rotasjonsretning-ene og forandringen fra den ene stilling til den andre skulle ideelt sett utføres ved å fastholde bremseskiven i nettopp det øyeblikk som veivakselens rotasjonsretning reverseres. Når veivakselen begynner å rotere i motsatt retning forsinkes starten for dreining av kamakselen av den fastholdte bremseskive inntil den stabile kamaksel-stilling som tilsvarer den nye rotasjonsretning, er nådd. Det mekaniske arrangementet for å tilveiebringe denne forsinkelse kan være av en hvilken som helst konvensjonell type, og det ansees overflødig å beskrive dette arrangement i detalj her da det ikke er vesentlig for forståelsen av foreliggende oppfinnelse. In order to carry out a new setting of the camshaft 2 during the reversing process, it is equipped with a brake disc 5 which is arranged so that it will cooperate with a brake cylinder 6. The brake disc 5 and the camshaft gear 4 are mechanically connected to each other so that they have two stable angular positions in relation to each other. Each of these positions is stable for one of the directions of rotation and the change from one position to the other should ideally be carried out by holding the brake disc at the exact moment that the crankshaft's direction of rotation is reversed. When the crankshaft begins to rotate in the opposite direction, the start of rotation of the camshaft is delayed by the retained brake disc until the stable camshaft position corresponding to the new direction of rotation is reached. The mechanical arrangement for providing this delay may be of any conventional type, and it is deemed superfluous to describe this arrangement in detail here as it is not essential to the understanding of the present invention.

For å få en klar forståelse av virkemåten for reverseringsmekanismen ansees det fordelaktig å beskrive reverseringsorderens kontrollutstyr. Dette utstyret er i figuren vist som en glidbar hylse 7 på kamakselen. Denne hylsen er mekanisk forbundet med bremseskiven og kan derved også innta to stabile stillinger, en som tilsvarer hver rotasjonsretning. Dette mekaniske arrangement er ikke vist, men det kan være av en helt konvensjonell art som f.eks. en mutter/skrue forbindelse som gir en aksiell forskyvning av hylsen. Det vesentligste er at under en reverseringsprosess vil ikke denne hylsen 7 nå frem til sin nye stabile stilling (tilsvarende den nye rotasjonsretning) før kamakselen har nådd sin korrekte stilling for drift av brenselspumpene og eksosventilene. Denne hylsen samvirker med et forskyvbart organ 8 til en dreie- og glideventil 9. In order to gain a clear understanding of how the reversal mechanism works, it is considered advantageous to describe the reversal order's control equipment. This equipment is shown in the figure as a sliding sleeve 7 on the camshaft. This sleeve is mechanically connected to the brake disc and can thereby also occupy two stable positions, one corresponding to each direction of rotation. This mechanical arrangement is not shown, but it can be of a completely conventional type such as e.g. a nut/screw connection that provides an axial displacement of the sleeve. The most important thing is that during a reversing process this sleeve 7 will not reach its new stable position (corresponding to the new direction of rotation) before the camshaft has reached its correct position for operating the fuel pumps and exhaust valves. This sleeve interacts with a displaceable member 8 for a rotary and sliding valve 9.

Driftsprosedyren for en motor før trekkene i henhold til foreliggende oppfinnelse ble introdusert vil være som følger: Når en ordre om reversering av motoren gis, blir en vri- og glideventil 9 betjent ved å vende håndtaket 10 som er vist på ventilens venstre side, til en stilling som motsvarer den motsatte rotasjonsretning. Denne ventilen 9 er konstruert slik at når vinkelstillingen til håndtaket 10 og den aksielle stilling til det forskyvbare element 8 tilsvarer samme rotasjonsretning så blokkeres strømmen av trykkluft fra kilden 11 til bremsesylinderen 6. The operating procedure for an engine before the features of the present invention were introduced would be as follows: When an order to reverse the engine is given, a twist and slide valve 9 is operated by turning the handle 10 shown on the left side of the valve to a position corresponding to the opposite direction of rotation. This valve 9 is designed so that when the angular position of the handle 10 and the axial position of the displaceable element 8 correspond to the same direction of rotation, the flow of compressed air from the source 11 to the brake cylinder 6 is blocked.

Så snart håndtaket 10 er vridd til sin alternerende stilling (som tilsvarer den reverserte rotasjonsretning) vil ventilen 9 åpnes og tillate en strøm av trykkluft til bremsesylinderen 6, hvorved rullen 12 presses inn mot bremseskiven. Dette er klart illustrert nederst på tegningen. As soon as the handle 10 is turned to its alternating position (corresponding to the reversed direction of rotation) the valve 9 will open and allow a flow of compressed air to the brake cylinder 6, whereby the roller 12 is pressed against the brake disc. This is clearly illustrated at the bottom of the drawing.

Som ovenfor nevnt er det en ulempe med vanlige motorer at bremsesylinderen virker på bremseskiven mens denne fortsatt roterer med et relativt høyt turtall. As mentioned above, it is a disadvantage of ordinary engines that the brake cylinder acts on the brake disc while it is still rotating at a relatively high speed.

For å unngå de medfølgende problemer er det innført en elektro-magnetisk styrt ventil 13 i tilførselsveien for trykkluft mellom trykkluftkilden 11 og dreie/glide ventilen 9. Ventilen 13 er åpen når dens spole ikke er energisert, slik at trykkluft til bremsesylinderen kan passere endog når det foreligger svikt i elektrisitets-forsyningen . In order to avoid the accompanying problems, an electro-magnetically controlled valve 13 is introduced in the supply path for compressed air between the compressed air source 11 and the rotary/sliding valve 9. The valve 13 is open when its coil is not energized, so that compressed air to the brake cylinder can pass even when there is a failure in the electricity supply.

Et tachometer 14 er mekanisk koblet til motorens veivaksel 1 A tachometer 14 is mechanically connected to the engine's crankshaft 1

ved hjelp av et kjede eller ved tannhjulsdrift. Ordrebrytere for forover 15 og akterover 16 kan være tilknyttet motorens manøvrerings-spak eller til maskintelegrafen (ikke vist). Signaler fra tachometeret 14 og fra de to ordrebrytere 15 og 16 føres til en komparator 17 for å sammenlignes med en forutinnstilt verdi som representerer det maksimale motor turtallet ved hvilket bremsesylinderen skal energiseres. Energi fås fra energikilde 18. Stiplede linjer indikerer her elektriske forbindelser. Vender man seg nå mot operasjonsprose-dyren for en motor som er utstyrt med trekkene i henhold til foreliggende oppfinnelse, vil denne bli som følger: Når det gis ordre om å manøvrere akterover mens motoren går fremover (eller omvendt), lukkes ordre-bryteren 16 for akterover. Fra tachometeret 14 mottar da komparatorkretsen 17 et signal som indikerer motorens rotasjonsretning og turtall og fordi motorens rotasjonsretning ikke korrespon-derer med ordrebryterens stilling vil den elektromagnetstyrte ventilen 13 bli energisert og stenge for lufttilførselen til sylinderen 6. by means of a chain or by gear drive. Order switches for forward 15 and aft 16 can be connected to the engine's maneuvering lever or to the machine telegraph (not shown). Signals from the tachometer 14 and from the two order switches 15 and 16 are fed to a comparator 17 to be compared with a preset value representing the maximum engine speed at which the brake cylinder is to be energized. Energy is obtained from energy source 18. Dashed lines here indicate electrical connections. Turning now to the operating procedure for an engine equipped with the features according to the present invention, it will be as follows: When an order is given to maneuver astern while the engine is going forward (or vice versa), the order switch 16 is closed too aft. From the tachometer 14, the comparator circuit 17 then receives a signal indicating the engine's direction of rotation and speed and because the engine's direction of rotation does not correspond to the position of the order switch, the electromagnet-controlled valve 13 will be energized and close the air supply to the cylinder 6.

Luftforsyningen til bremsesylinderen 6 vil forbli lukket mens motoren bremses ned ved hjelp av start—luften. (Denne mates til motorens arbeidssylindre på normal måte). Når motorens turtall har sunket til et justerbart, forutbestemt nivå, vil komparatoren 17 bryte strømmen til den elektromagnetstyrte ventil 13 hvorved bremsesylinderen 6 blir aktivisert (Ventilen åpen). På denne måten sørges det for at rullen til bremsesylinderen presses mot bremseskiven rett før eller samtidig med at bremseskiven stoppes. The air supply to the brake cylinder 6 will remain closed while the engine is slowed down using the starting air. (This is fed to the engine's working cylinders in the normal way). When the engine speed has dropped to an adjustable, predetermined level, the comparator 17 will break the current to the electromagnet controlled valve 13 whereby the brake cylinder 6 is activated (Valve open). In this way, it is ensured that the roller of the brake cylinder is pressed against the brake disc just before or at the same time as the brake disc is stopped.

Den videre drift er som for konvensjonelle maskiner idet rekke-følgen er at kamakselen 2 forsinkes av den fastholdte bremseskive 5 inntil den når sin andre stabile stilling..Under denne prosessen forskyves samtidig kamakselens hylse 7 til sin andre stabile stilling. Dette forårsaker i sin tur samtidig en forskyvning av det glidende element 8 i dreie/glide ventilen 9 til en stilling som tilsvarer stillingen til håndtaket 10. Når denne tilstanden inntas av dreie/ glide ventilen blokkerer denne luftstrømmen fra trykkluftkilden 11 til bremsesylinderen 6 og fjerner derved lufttrykket i bremsesylinderen hvorved rullen 12 går ut av inngrepet med bremseskiven 5. The further operation is the same as for conventional machines in that the sequence is that the camshaft 2 is delayed by the retained brake disk 5 until it reaches its second stable position..During this process the camshaft sleeve 7 is simultaneously displaced to its second stable position. This in turn simultaneously causes a displacement of the sliding element 8 in the turn/slide valve 9 to a position corresponding to the position of the handle 10. When this state is taken by the turn/slide valve, this blocks the air flow from the compressed air source 11 to the brake cylinder 6 and thereby removes the air pressure in the brake cylinder whereby the roller 12 goes out of engagement with the brake disc 5.

Reverseringen av motorens omløpsretning er nå fullført. Motoren blir imidlertid ved hjelp av start luften kjørt opp i et passende turtall før brenselpumpene starter. The reversal of the motor's direction of rotation is now complete. However, with the help of starting air, the engine is run up to a suitable speed before the fuel pumps start.

I ovennevnte beskrivelse er det vist til spesielle utførelser av de mekaniske arrangementer, man kan imidlertid gjøre mange for-andringer i disse arrangementer uten å gå utenfor oppfinnelsens om-råde. Det er f.eks. bare nevnt én bremsesylinder 6 mens det i praksis benyttes minst to slike sylindre. Selve motoren kan være utstyrt med én eller flere arbeidssylindre. In the above description, special designs of the mechanical arrangements are shown, however, many changes can be made in these arrangements without going outside the scope of the invention. It is e.g. only one brake cylinder 6 is mentioned, while in practice at least two such cylinders are used. The engine itself can be equipped with one or more working cylinders.

Komparatoren 17 er ikke blitt vist i detalj, men den kan med fordel bestå av konvensjonelle elektroniske portkretser. Andre konvensjonelle løsninger kan også benyttes. The comparator 17 has not been shown in detail, but it can advantageously consist of conventional electronic gate circuits. Other conventional solutions can also be used.

Claims

1. Reversing arrangement for diesel engines with a pneumatically operated reversing mechanism, particularly for marine diesel engines, where the reversing of the engine takes place by supplying brake and starting air to the engine's cylinder(s) and by turning camshafts, in relation to the crankshaft by means of interaction between a brake disc and one or more brake cylinders, characterized in that a valve (13) which is controlled by a predetermined speed on the engine's crankshaft is placed in the compressed air supply path to the brake cylinder(s) (6) to ensure that the brake cylinder(s) are not energized when reversing the engine before the crankshaft speed has been reduced to a predetermined value.

2. Reversing arrangement according to claim 1, characterized in that the valve (13) is energized by an electromagnet which in turn is controlled by a comparator unit (17) which compares the current speed and the direction of rotation of the crankshaft with a predetermined value and setting, and that the thus electromagnet-controlled valve (13) is energized as long as the direction of rotation deviates from the set value and as long as the current speed exceeds the predetermined value.

3. Reversing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the valve (13) is connected in the supply path for the compressed air in front of the turn/slide valve (9) to the reversing mechanism so that the brake cylinder(s) is released in the normal way as soon as the camshaft is turned to the correct angular position in relation to the crankshaft.