NO155899B - Multi-ejektor. - Google Patents

Description

Beskyttelsesanordning for fartøysmaskin til drift av stillbar propeller.

Den foreliggende oppfinnelse angår en beskyttelsesanordning som tjener til å forhindre at der oppstår farlige varme-spenninger i en fartoysmaskins mekaniske deler som folge av raske temperaturstigninger som kan oppstå når maskinen utsettes for hoy belastning eller kommer opp i hoyt omdreiningstall innen maskinens mekaniske deler har nådd normal jevn driftstemperatur. Beskyttelses-anordningen er innrettet til å styres av temperaturen i maskinens mekaniske deler og å kobles til en kjent anordning, enten for be skytt else mot overbelastning av maskinen eller for maskinens om-dreining stallregulering eller for anordninger til begge disse formål og begrenser da de storrelser som innvirker på drivstofftilforselen resp. propellerstigningen, til slike verdier at maskinens omdreiningstall ikke blir for hoyt, resp. at maskinen ikke blir belastet sterkere enn temperaturen i dens mekaniske deler tillater.

Oppfinnelsen tar særlig sikte på et fartoysmaskineri som er innrettet til å påvirkes ved hjelp av ett eneste manovreringsorgan som bestemmer fartoyets hastighet, og som i dette tilfelle på i og for seg kjent måte er innrettet til å påvirke såvel drivstofftilforselen til fartoyets maskineri som propellbladenes stigning.

En anordning til hastighetsregulering av den ovenfor angitte kjente type har den fordel at forholdet mellom maskinens omdreiningstall og den av propelleren utovede belastning ved hjelp av egnede, omdannede organer, f.eks. kurveskiver eller lignende, anordnet i overforingsveiene mellom manovreringsorganet og de organer som skal påvirkes, for hver onsket hastighet av fartoyet på forhånd kan innstilles på en slik verdi at f.eks. driv-stoff-forbruket blir holdt på et minimum. Anvendelsen av denne form for hastighetsregulering medforer imidlertid visse ulemper, f.eks. når fartoysmaskinen utgjores av en stor dieselmotor.

Slike motorer kan nemlig, inæn de har nådd arbeidstemperaturen, ikke utsettes for tilnærmelsesvis normal toppbelastning uten risiko for unormal slitasje eller, i uheldige tilfelle, motorhavari. Den effekt som kan tillates uttatt, er her proposjonal med temperaturen i maskinens mekaniske deler, så der kan tas ut storre effekt etterhvert som motoren varmes opp.

Når e't fartoy forlater kaien, har maskinen i de fleste tilfeller ikke tilnærmelsesvis nådd full arbeidstemperatur i sine mekaniske deler, og spesielt ved store dieselmotorer kan dette ta adskillig tid. I denne tid, altså under fart i havne-område eller eventuell skjærgård, må befalshavende på fartoyet som bekjent ha oppmerksomheten rettet på andre fartoyer i nærheten og på merker i leden i betydelig storre utstrekning enn hva som er tilfelle i åpen sjo. Manovrer må utfores raskt og iblant under utnyttelse av fartoyets fulle manovreringsevne, og risikoen for at maskinen utilsiktet, resp. ved uoppmerksomhet blir hoyt belastet, blir derfor storre enn:.ellers.

Dette problem skulle kunne loses på den måte at manovreringsorganets bevegelse i ytterstillingen tilsvarende den hoyeste tillatte belastning, blir låst mekanisk eller på annen måte, så risikoen for for hoy belastning blir utelukket. Det er imidlertid av flere grunner ikke onskelig å innskrenke det område hvori manovreringsorganet kan omstilles. En slik forholdsregel ville nemlig i realiteten gi inntrykk av begrenset manvreringsevne i form av begrenset mulighet for å utfore hastighetsendringer.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er derfor å skaffe en beskyttelsesanordning som ved et fartoysmaskineri av den angitte art i avhengighet av temperaturen i maskineriets mekaniske deler kobles til en kjent anordning, enten for beskyttelse mot overbelastning av maskinen eller for maskinens omdreiningstall-regulering eller for anordninger til begge disse formål, og som begrenser de storrelser som innvirker på drivstofftilforselen resp. propellerstigningen, til slike verdier at maskinens omdreinjngstall ikke blir for hoyt, resp. at maskinen ikke blir belastet sterkere enn temperaturen i dens mekaniske deler tillater.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved hjelp av en beskyttelsesanordning som tilkobles en i og for seg kjent regulerings- og overvåkningsanordning for en fartoysmaskin av den type hvis omdreiningstall kan reguleres, og som er koblet til en propeller med omstillbare propellerblad, og hfror såvel maskinens omdreiningstall som propellerbladenes stigning kan påvirkes ved hjelp av ett eneste mavoreringsorgan, en såkalt kombinator, samt hvor regulering* og overvåkningsanordningen påvirkes av en temperaturtilstand i fartoysmaskinen. Anordningen er i forste rekke karakterisert ved at de organer som er innrettet til å påvirke propellerbladenes stigning i avhengighet av innstillingen av manovreringsorganet, omfatter organer som er utfort og anordnet slik at de under virkningen av signaler avledet fra temperaturfoiende organer i maskinens mekaniske deler ved lav temperatur reduserer manovreringsorganets innvirkning på propellerstigningen, samt ved anordninger som i avhengighet av temperaturen i maskinens mekaniske deler begrenser det fra manovreringsorganet avledede signal som påvirker maskinens omdreiningstall, til en av temperaturen i maskinens mekaniske deler avhengig verdi. ;En utforelsesform av anordningen ifolge oppfinnelsen kan hensiktsmessig være slik at de organer som påvirker propellerbladenes stigning, på i qg for seg kjent måte utgjor et servosystem, og at det til servosystemets inngang tilbakeførte signals forsterkning påvirkes av de organer som avfoler temperaturen i maskinens mekaniske deler resp. maskinens belastning, på en slik måte at forsterkningen okes ved lav temperatur. ;Videre kan anordningen ifolge oppfinnelsen hensiktsmessig være utfort på den måte at de signaler som påvirker propellerinnstillingen resp. maskinens omdreiningstall, utgjores av pneumatiske signaler avledet fra to av manovreringsorganet påvirkede reduksjonsventiler, som er innrettet til i sine utgangsledninger å levere et trykk som synker med onsket okende propellerstigning, resp. maskinomdreiningstall, og at de organer som avfoler temperaturen i'maskinens mekaniske deler, likeledes omfatter reduksjonsventiler innrettet til ved synkende temperatur å avgi et okende trykk i sine utgangsledninger, samt ved at det signal som påvirker maskinens omdreiningstall, og det signal som avledes fra det organ som avfoler temperaturen i maskinens mekaniske deler, tilsluttes hver sin av inngangene til en ventil, og utgangen fra ventilen er tilsluttet det organ som påvirker maskinens omdreiningstall, samtidig som ventilen på i og for seg kjent måte er innrettet til å viderekoble det av sine inngangssignaler som oppviser det hoyeste trykk, og det annet organ som avfoler temperaturen i maskinens mekaniske deler, såvel som det organ som avfoler maskinens belastning, likeledes over en på samme måte arbeidende ventil er koblet til de organer som styrer forsterkningen i tilbakeforingskretsen hos servosystemet for propellerbladenes stigning. ;Oppfinnelsen vil.i det folgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen. ;Fig. 1 viser skjematisk en anordning ifolge oppfinnelsen, og ;fig. 2 anskueliggjor grafisk sammenhengen mellom manovreringsorganets innstilling A og den resulterende hastighet V ;av fartoyet ved anvendelsen av et manovreringsorgan i henhold til oppfinnelsen. ;Anordningen på fig. 1 omfatter et manovreringsorgan 1, innrettet til å påvirke dels en anordning 2 som tjener til å omdanne manovreringsorganets innstilling til et signal for påvirkning av drivstofftilforselen på en måte som vil bli beskrevet nærmere senere, og dels en anordning 3 som på lignende måte tjener til å oåvirke propellerbladenes innstilling. Ved manovreringsplassen- finnes der dessuten et påvirkningsorgan A, som når det påvirkes, bevirker en forbikobling av de nedenfor beskrevne regulerings-anordniger ved hjelp av en omstillbar, elektromagnetisk påvirket ventil 5> som normalt holdes i den vist stilling ved hjelp av en fjær 6. Påvirkningen av ventilen skjer ved hjelp av et signal over ledningen 8 til den skjematisk antydede magnetspole 7-;Ved den viste utforelsesform av anordningen ifolge oppfinnelsen utgjores de signaler manovreringsorganet sender over ledningene 9 °g 10, av pneumatiske signaler, og organene 2 og 3 utgjores hensiktsmessig av reduksjonsventiler som påvirkes fra manovreringsorganet 1 på i og for seg kjent måte over kurveskiver eller lignende, og hvis inngang får trykkluft tilfort over ledningen 11 fra en ikke vist trykkluftkilde. Ventilene antas videre å være slik utfort og anordnet at en innstilling av manovreringsorganet 1 svarende til en onsket hoyere hastighet av fartoyet bevirker en senkning av trykket i ledningene 9 °g 10, som er koblet til de respektive reguleringsventilers utganger. ;Trykket i ledningen 9 bevirker på en i og for seg kjent balansevehtilanordning 12, som i motsatt retning påvirkes av en vektstang 13. Ventilanordningen 12 er over ledninger IA, 15 tilsluttet hvert sitt av de ved et stempel 16 adskilte rom i en forovrig lukket sylinder 17. Stempelet 16 er forsynt med en stempel-stang 18, som er innrettet til å påvirke vektstangen 13 over en arm 20 som delvis er utfort som sylinder og er dreibart lagret ved 19, og en arm 21 som delvis er utfort som stempel i den sylinder-formede del av armen 20. Stillingen av stempelet 16 i sylinderen 17 er også bestemmende for stigningen av de omstillbare propellerblad hos en propeller 22. ;Ventilen 12 får ennvidere på ikke vist måte tilfort en væske under trykk og bevirker at væsken enten tilfores ledningen IA eller 15 for derved å bevirke at stempelet 16 beveger seg i den ene eller den annen retning i sylinderen (hoyre resp. venstre på tegningen). ;Organene 12 - 19' danner, som det vil ses, en i ;og for seg velkjent servokrets, hvor organene 16, 17 og l8 danner servomotoren eller forsterkeren, organene 20, 21 og 13 tilbakeforingssloyfen og ventilanordningen 12 danner en differansekrefes som skaffer en forskjell mellom det over ledningen 9 tilforte inn-kommende signal og det over armen 13 tilbakeførte utgående signal, ;og som over ledningen 14 eller 15 påvirker servoforsterkeren (stempelet 16). Når ventilen 12 inntar likevektsstilling, dvs. påvirkes likt av ledningen 9 og armen 13, blir begge ledninger 14 ;og 15 stengt, så stempeået 16 blir holdt tilbake i den stilling det da inntar. ;Det beskrevne servosystem er kjent og bare å betrakte som et eksempel på en av flere mulige hydrauliske, elektriske eller pneumatiske servosystemer, som med like godt resultat kan komme til anvendelse i det foreliggende tilfelle. Hva som imidlertid fortjener oppmerksomhet, er anordningen av elementene 20 og 21. For hvis der over ledningen 23 fores trykkluft til sylinderrommet ;i elementet 20, vil stempelet hos elementet 21 bli presset lengre ut av sylinderen, hvilket tilsvarer en okning av servosystemets "f orsterkning1* i tilbakef oringssloyf en.

Elementene 20 og 21 kan betraktes som en variabel forsterker som er innkoblet i tilbakeforingssloyfen, og hvis funksjon på kjent måte er slik at servosystemets utgangssignal,

dvs. bevegelsen av stempelstangen 18, hvis forsterkningen okes,

blir mindre enn hva et bestemt inngangssignal, dvs. trykkforandring i ledningen 9> ville bevirke hvis forsterkningen i tilbakeforings-sloyf en, dvs. den samlede lengde av elementene 20, 21, var bibeholdt uforandret. Ved endring av den samlede lengde av elementene 20, 21 kan man i avhengighet av temperaturen i maskinens mekaniske deler eller maskinens belastning oppnå at innstillingen av manovreringsorganet 1, uavhengig av derne temperatur eller belastning,

kan varieres innen de samme grenser, og at enhver endring av innstillingen av manovreringsorganet forårsaker en endring av fartoyets hastighet ved omstilling av propelleren 22.

Propellerinnstillingen skal imidlertid hensiktsmessig, ifolge oppfinnelsen, begrenses i avhengighet av lav temperatur i maskinens mekaniske deler eller hoy belastning?av maskinen. Dette skjer på folgende måte: Maskinen er forsynt med en temperaturfolsom anordning 24, som enten kan avfole kjolemiddelets temperatur, f.eks. i sylindertoppen, eller være anbragt i maskinens gods eller på annen hensiktsmessig måte. Anordningen kan f.eks. utgjores av en reduksjonsventil som påvirkes av en bimetallfjær eller lignende, og som får tilfort trykkluft over ledningen 11b samt er innrettet og anordnet slik at den ved okende temperatur avgir trykkluft med synkende trykk til sin utgangsledning.

Maskinen er videre forsynt med en kjent anordning 25, som avgir et signal når maskinens belastning oker over en normalt tillatt verdi. Også denne anordning kan være koblet til en reduksjonsventil, som på sin inngangsside får tilfort trykkluft over ledningen lic, og som er innrettet og anordnet slik at trykket i utgangsledningen 26 stiger med okende belastning av maskinen.

Ledningen 26 og en ledning 27 som går fra den temperatur-folende anordning 24 over ventilen 5> er tilsluttet hver sin inngang til en trykkluftmanovrert ventil 28, som på i og for seg kjent måte er innrettet og anordnet slik at den kobler signalet fra den av inngangsledningene som oppviser det hoyeste trykk, videre til utgangsledningen 23.

Som angitt foran er ledningen 23 koblet til sylinderrommet hos elementet 20, og lengden av den sammensatte arm 20, 21 vil folgelig bli påvirket av det av de fra anordningene 24 resp. 25 avledede signaler som for oyeblikket dominerer. Stigningen av bladene hos propelleren 22 vil altså ikke bare være avhengig av innstillingen av manovreringsorganet 1 og det derav betingede trykk i ledningen 9> men også av temperaturen i maskinens mekaniske deler eller maskinens belastningsgrad forsåvidt de nærmer seg fastlagte kritiske verdier.

Maskinen er imidlertid ennvidere forsynt med en anordning 29 som tjener til å påvirke omdreiningstallet, f.eks.

idet den virker på drivstofftilforselen til maskinen. Inngangs-ledningen 30 til anordningen 29 er tilsluttet utgangen fra en ventil 31> som er innrettet og anordnet på samme måte som ventilen

28, dvs. den kobler den av inngangsledningene som oppviser det hoyeste trykk, videre til utgangen. En av inngangsledningene til ventilen 31 er, som det fremgår av tegningen, den ledning 10 som kommer fra manovreringsorganet 1 over anordningen 2,dvs. leverer styresignalet for regulering av omdreiningstallet.

Videre er maskinen forsynt med en ytterligere temperaturf61som anordning 32, som er innrettet og anordnet på

samme måte som anordningen 24, og som får trykkluft tilfort over ledningen lid. Utgangsledningen 33 fra den temperaturfoiende anordning 32 er over ventilen 5 tilsluttet den annen inngang til ventilen 31- Anordningen 29 for påvirkning av maskinens omdreiningstall er innrettet og anordnet slik at maskinens omdreiningstall vil oke i samme forhold som trykkminskningen i ledningen 30. Maskinens omdreiningstall vil av denne grunn være bestemt og begrenset av det av de to til ventilen 31 tilforte signaler, som i oyeblikket har det hoyeste trykk.

Den beskrevne anordnings egenskaper kan enklest sammenfattes som folger: Uavhengig av temperaturen i maskinens mekaniske deler og belastningen på maskinen er manovreringsorganet 1 innstill-bart over hele sitt normale område.

Enhver endring av innstillingen av manovreringsorganet 1 medforer en endring i stigningen av de innstillbare blad hos propelleren 22. Stigningsendringens storrelse vil imidlertid være avhengig ikke bare av innstillingen av manovreringsorganet, men også av temperaturen i maskinens mekaniske deler og maskinens belastning.

A.v utforelsen av anordningen og de beskrevne egenskaper hos de anvendte komponenter fremgår det også at farten, dersom manovreringsorganet 1 stilles i en stilling f.eks. svarende til hoyeste mulige fart, men maskinen ikke har nådd arbeidstemperatur i sine mekaniske deler, til å begynne med vil., være noe mindre enn den maksimale og være bestemt av storrelsen av det fra den temperaturfoiende anordning 24 overforte trykk i ledningen 23. Etterhvert som maskinens temperatur stiger og trykket i henhold

til det anforte synker i tilsvarende grad, vil propellerstigningen

og dermed også fartoyets hastighet ved bibeholdt innstilling av manovreringsorganet 1 oke ved at det synkende trykk forårsaker at den totale lengde av armen 20, 21 minker, noe som automatisk på grunn av beskaffenheten av ventilen 12 vil bli motvirket ved at stempelet 16 forskyves i retning mot okende propellerstigning inntil der påny inntrer likevekt i ventilen 12.

Alt etter omstendighetene kan dette forlop tenkes å fortsette inntil propellerstigningen via et signal fra anordningen 25 som avfoler maskinens belastning, begrenses til sin maksimale, verdi, som er betinget ved justeringen av anordningen på forhånd.

Maskinens omdreiningstall, som også innstilles med manovreringsorganet 1, kan på den annen side ikke okes ut over den begrensede verdi som er betinget av den temperaturf61somme anordning 32. Dette innebærer at en endring av innstillingen av manovreringsorganet ved kald maskin bare medforer en tilsvarende endring av maskinens omdreiningstall ved verdier som svarer til et trykk i ledningen lavere enn trykket i ledningen 33 som kommer fra anordningen 32.

Når temperaturen stiger, fås imidlertid den samme funksjon som når det gjelder propellerstigningen, dvs. trykket i ledningen 33 synker, så omdreiningstallet oker i tilsvarende grad med tilsvarende endring av fartoyets hastighet. Avhengig av justeringen vil eventuelt trykket i ledningen 33 ved full arbeidstemperatur i maskinens mekaniske deler underskride det hoyeste mulige trykk i ledningen 10, hvorved omdreiningstallet ved arbeidstemperatur kan bringes til å forandre seg ved hver endring av innstillingen av manovreringsorganet 1. Som det fremgår, er ikke den hoyeste verdi av omdreiningstallets innstilling på samme måte som propellerinnstillingens direkte avhengig av maskinens storste tillatte belastning. Det vil innses at dette heller ikke er nodvendig, da maskinens belastning, hvis den skulle bli for stor, uavhengig av omdreiningstallet ville bli redusert ved virkningen av anordningen 25 på propellerinnstillingen.

Av kurven på fig. 2 fremgår det hvorledes anordningen ifolge oppfinnelsen kan tenkes å forholde seg ved varie-rende temperatur av maskinens mekaniske deler. Kurven anskuelig-

gjor fartoyets hastighet som funksjon av innstillingen av manov-

reringsorganet 1. Den fullt opptrukne og den strekede linje til-

svarer forholdene ved henholdsvis varm og kald maskin. Det skraverte område mellom kurvene tilsvarer arbeidsområdet i til-

standen mellom kald og varm maskin.

Det ovenfor beskrevne utforelseseksempel på

anordningen ifolge oppfinnelsen kan selvsagt modifiseres og endres både med hensyn til de enkelte anvendte elementers utforelse og når det gjelder deres innbyrdes samvirkning,uten at man derfor avviker fra oppfinnelsestanken slik denne er angitt i påstandene.

Således kan servosystemet, som tidligere angitt,

være elektrisk istedenfor hydraulisk eller være utfort på annen hensiktsmessig måte. Gjores hele systemet elektrisk, kan ventilene 5 selvsagt utgjores av releer eller lignende. Disse og andre for fagfolk nærliggende forholdsregler blir å anse som innbefattet i patentpåstandene.

Claims (6)

1. Beskyttelsesanordning tilkoblet en regulerings-

og overvåkningsanordning for en fartoysmaskin med regulerbart omdreiningstall og innrettet til å drive et fartoy med en propeller med omstillbare blad, hvor såvel omdreiningstallet som stigningen av propellerbladene kan påvirkes ved hjelp av signaler avledet fra ett eneste manovreringsorgans (l) innstilling, og hvor regulerings- 03 overvåkningsanordningen påvirkes av en temperaturtilstand i far- toy smaskinen, karakterisert ved at de organer (12 - 21) som er innrettet til å påvirke propellerbladenes stigning i avhengighet av innstillingen av manovreringsorganet (l), omfatter organer (20, 21) som er utfort og anordnet slik at de under virk- ningen av signaler avledet fra temperaturfoiende organer (24) i maskinens mekaniske deler ved lav temperatur reduserer manovreringsorganets (l) innvirkning på propellerstigningen, samt ved anord- ninger (32) som i avhengighet av temperaturen i maskinens mekaniske deler begrenser det fra manovreringsorganet (l) avledede signal som påvirker maskinens omdreiningstall, til en av temperaturen i maskinens mekaniske deler avhengig verdi.

2. Beskyttelsesanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at de organer (12 - 21) som påvirker propellerbladenes stigning, på i og for seg kjent måte utgjor et servosystem, og at det til servosystemets inngang tilbakeførte signals forsterkning påvirkes av de organer (24 resp. 25) som avfoler temperaturen i maskinens mekaniske deler resp. maskinens belastning, på en slik måte at forsterkningen okes ved lav temperatur.

3. Beskyttelsesanordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at de signaler som påvirker propellerinnstillingen resp. maskinens omdreiningstall, utgjores av pneumatiske signaler avledet fra to av manovreringsorganet (l) påvirkede reduksjonsventiler (3 resp. 2), som er innrettet til i sine utgangsledninger (9 resp. 10) å levere et trykk som synker med onsket okende propellerstigning, resp. maskinomdreiningstall, og at de organer (24, 32) som avfoler temperaturen i maskinens mekaniske deler, likeledes omfatter reduksjonsventiler innrettet til ved synkende temperatur å avgi et okende trykk i sine utgangsledninger, samt ved at det signal som påvirker maskinens omdreiningstall, og det .signal som avledes fra det organ som avfoler temperaturen i maskinens mekaniske deler, tilsluttes hver sin av inngangene til en ventil (31)j °g utgangen fra ventilen (30) er tilsluttet det organ (29) som påvirker maskinens omdreiningstall, samtidig som ventilen (31) på i og for seg kjent måte er innrettet til å viderekoble det av sine inngangssignaler som oppviser det hoyeste trykk, og det annet organ (24) som avfoler temperaturen i maskinens mekaniske deler, såvel som det organ (25) som avfoler maskinens belastning,, likeledes over en på samme måte arbeidende ventil (28) er koblet til de organer (20, 21) som styrer forsterkningen i tilbakeforingskretsen hos servosystemet for propellerbladenes stigning.

4. Beskyttelsesanordning som angitt i krav 3j karakterisert ved at det i servosystemets tilbake-foringssloyfe anordnede forsterkningsendrende organ utgjores av en sylinder (20$ og et dermed samvirkende stempel (21), hvis sammen-lagte lengde kan endres under virkningen av et pneumatisk signal tilfort sylinderrommet.

5. Beskyttelsesanordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det nevnte servosystem utgjores av et av at pneumatisk inngangssignal styrt hydraulisk servosystem som omfatter en hydraulisk servoforsterker (l6, 17, l8), en tilbakeforingskrets (20, 21, 13) med en pneumatisk påvirket forsterkningsendrende anordning (20, 21) samt en anordning (12) som frembringer forskjellen mellom inngangs- og utgangssignal.

6. Beskyttelsesanordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at en ventil (5) som kai .påvirkes fra manovreringsplassen ved hjelp av et manovreringsorgan (4)> er anordnet i ledningene mellom de organer (24, 32) som avfoler temperaturen i maskinens mekaniske deler, og koblings-ventilene (28, 31) på en slik måte at den av temperaturen i maskinens mekaniske deler avhengige styreanordning ved behov kan gjores uvirksom.