Sicherheitsvorrichtung an-'umsteuerbaren Brennkraftmaschinen. Die Erfindung betrifft eine Sicherheits- vorriehtung an umsteuerbaren Brennkra.ft- maschinen. Sie ist gekennzeichnet durch eine auf die Brennstoffregelvorrichtung einwir kende Abstellvorrichtung und eine dieser ver- mittels eines Druckmediums entgegenwirkende Einsehaltvorriehtung,
welche über ein ent sprechend der gewünschten Drehrichtung der Maschine umschaltbares Durchflussorgan von einer Druckmediumquelle aus gespeist wird, wenn die Stellung des Durchflussorganes mit der Drehriehtung der Maschine überein stimmt.
Die Erfindung bezweckt einerseits, beim _lnlassen der .Maschine die Brennstoffzufuhr nur nach und nach freizugeben, um vorzeitige scharfe Zündungen zu verhindern, und ander seits überhaupt\ die Brennstoffzufuhr selbst- 1ätis,: zu unterbinden, wenn der Stillstand der .Maschine gewünscht wird oder wenn beim Umsteuern die Drehriehtun(y der Kurbelwelle der Maschine mit der gewünschten Drehrich tung nicht übereinstimmt.
Insbesondere bei Schiffsantrieben kann mit der Erfindung eine Gefahr beseitigt werden, welche daraus er wächst, dass bei der Umsteuerung die Sehiffs- antriebsmasehine infolge der kinetisehenEner= rie des in der alten Richtung auslaufenden Sehiffes,
durch die Sehiffsschraube entgegen der Stellunu des Umsteuergestänges noch eine Zeit. ang in der ursprünglichen Drehrichtung weitergedreht wird, so dass bei vorzeitiger Freigabe der Brennstoffzufuhr das Schiff die Fahrt in der nunmehr falschen Richtung fort setzt.
Es empfiehlt sich, die Abstellvorrichtung unter dem Einfluss einer Feder auf die Brennstoffregelvorrichtung einwirken zu las sen. Wird nämlich eine genügend starke Feder gewählt, so kann diese wohl durch das Druckmedium, nicht aber durch die Brenn- st.offregelvorrichtung zusammengedrückt wer den, so dass eine Begrenzung der Regulierbar ken der Brennstoffzufuhr entsprechend der jeweiligen Spannung der Feder zustande kommt. An Stelle einer Feder kann auch ein Gewicht, zum Beispiel das Eigengewicht eines Elementes der Abstellvorrichtung oder ein am Ende eines Hebelarmes angebrachtes Gewicht, verwendet werden.
Als Druckmedium kann insbesondere Öl oder Luft verwendet werden. Zum Fördern des Druckmediums kann eine durch die Ma- sehine angetriebene Pumpe verwendet wer den. Soll ein flüssiges Druckmedium gefördert werden, so empfiehlt es sich, eine durch die Kurbelwelle angetriebene Zahnradpumpe zu verwenden, da eine solche mit der Änderung der Drehrichtung der Maschine die Förder- richtung ändert. Bei kleinen Motoren kann Schmieröl, welches von der normalen Schmier ölpumpe des Motors gefördert wird, verwen det werden. Bei grösseren Maschinen wird man dagegen in der Regel eine besondere Pumpe für das Drucköl verwenden.
An Stelle einer Pumpe für das Druck medium könnte auch ein Druckluftbehälter benützt werden, welcher mit einem bei der Änderung der Drehrichtung der Maschine die Durchflussrichtung selbsttätig ändernden Durehflussorgan verbunden wäre. Als Druck luftbehälter kann insbesondere der Anlassluft- behälter der Maschine dienen.
Für die Regulierung der Einschaltgeschwin digkeit kann die Einschaltvorrichtung eine die Zufuhr des Druckmediums verlangsamende Abströmöffnung mit einstellbarem Durch flussquerschnitt aufweisen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt Fig.1 einen Qiiersehnitt durch eine Sicher heitsvorrichtung, Fig. 2 und 3 einen Teil dieser Sicherheits vorrichtung in andern Stellungen, Fig.4 einen Querschnitt durch eine an dere Sicherheitsvorrichtung, Fig.5 und 6 Teile dieser Sicherheitsvor richtung in andern Stellungen, Fig. 7 eine Variante dieser Sicherheitsvor richtung und Fig. 8 diese Variante in anderer Stellung.
Gemäss Fig. 1 kann vermittels des Hebels 1 die Stellung der Regulierstange 2 einer nicht gezeigten Brennstoffpumpe einer Brennkraft- maschine beeinflusst werden. Befindet sich die Regulierstange 2 in der Stellung 0, so ist die Brennstoffzufuhr der Maschine gesperrt. In der Stellung 10 der Regulierstange wird da gegen von der Brennstoffpumpe die maxi male Brennstoffmenge gefördert. Der am La gerbock 3 gelagerte Hebel 1 ist an einem Ende des Zapfens 4 mit der Regulierstange 2 ver bunden. Das andere Ende des Hebels 1 ist mit einem Zapfen 5 versehen, welcher im Langloch 6 des Kopfes 7 der die Impulse der Sicherheitsvorrichtung übermittelnden Schub stange 8 gleiten kann.
Die Schubstange 8 ist verbunden mit einem im Zylinder 9 angeord neten Kolben 11, welcher auf der einen Seite durch eine Feder 12 belastet ist, während die andere Seite vermittels Öls im Zylinder raum 13 unter Druck gesetzt werden kann. Das Drucköl wird gefördert durch eine Zahn radpumpe 14, welche durch eine nicht ge- zeigte Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, so dass bei der Änderung der Drehrichtung der Maschine die Pumpe ihre Förderrichtung ändert.
Die Förderung des Drucköls in den Zy linderraum 13 erfolgt über einen U msehalt- hahn 15, welcher durch einen Umsteuerhebel 16 in eine dem Vorwärtslauf (Fig.1) oder dem Rückwärtslauf (Fig.2) oder dem Still stand (Fig.3) der Maschine entsprechende Stellung gebracht werden kann.
- Der Umschalthahn 15 ist drehbar gelagert in einer im Gehäuse 17 der Sicherheitsvor richtung eingesetzten Lagerbüchse 18, welche je drei in Reihen angeordnete und einander diametral gegenüberliegende Bohrungen 19, 20, 21, 22, 23 und 24 aufweist. Je ein dia metrales Paar dieser Bohrungen mündet. in einen Ringkanal des Gehäuses 17, nämlich die Bohrungen 19, 20 in den Ringkanal 25, die Bohrungen 21, 22 in den Ringkanal 26 und die Bohrungen 23, 24 in den Ringkanal 27. Die beiden äussern Ringkanäle 25, 27 sind vermittels der Leitungen 28, 29 mit den ent sprechenden Stutzen 30, 31 der Pumpe 14 verbunden, wobei je nach der Drehrichtung derselben, jeder der Stutzen 30, 31 Saug- oder Druckstutzen sein kann.
Der mittlere Ringkanal 26 ist vermittels der Leitung 32, der Leitung 33, des Ringraumes 34, der Lei tung 35, des Ringraumes 36 und der Lei tung 37 mit dem Zylinderraum 13 verbunden. Der Umschalthahn 15 (Fug. 1) besitzt, einen axialen Kanal 38, welcher in einen Ölbehälter 39 mündet, ferner eine quer durchgehende Bohrung 40, vermittels welcher die Bohrun gen 19, 20 mit. dem Kanal. 38 verbunden wer den können, und in der gleichen AYialebene zwei axiale Nuten 41, 42 für die Herstellung von; Verbindungen zwischen den 21 und 23 sowie zwischen den Bohrungen 22 und 24.
In einer zweiten Axialebene besitzt, der Umschalthahn 15 (Fug. 2) eine quer durchge hende Bohrung 43 für die Verbindung der Bohrungen 23, 24 mit dem Kanal 38 und zwei axiale Nuten 44, 45 für die Herstellung von Verbindungen zwischen den Bohrungen 19 und 21 sowie zwischen den Rohrungen 20 und 22. Schliesslich besitzt der Umschalthahn 15 (Feg. 3) in einer dritten, mittleren Axialebene noch drei quer durchgehende Bohrungen 46, 47, 48 für die Herstellung von Verbindungen zwischen allen Bohrungen der Lagerbüchse 18 und dem Kanal 38.
Befindet sich, wie Fig. 1 zeigt, der Um schalthahn 15 in der Stellung für Vorwärts lauf und läuft zugleich die Maschine, also auch die Zahnradpumpe 14, in der Vorwärts richtung V, so saugt die Pumpe 14 mit ihrem Stutzen 30 Öl durch die Leitung 28, den Ring kanal 25, die Bohrungen 19, 20, 40 und den Kanal 38 aus dem Behälter 39 und fördert das Drucköl über den Stutzen 31 durch die Leitung 29, den Ringkanal 27, die Bohrungen 23, 24, die Nuten 41, 42, die Bohrungen 21, 22, den Ringkanal 26 in die Leitung 32 und von dort durch die Leitung 33, den Ringraum 34, die Leitung 35, den Ringraum 36 und die Leitung 37 in den Zylinderraum 13.
Das gleiche Ergebnis der Förderung von Drucköl in den Zylinderraum 13 kommt auch zu stande, wenn, wie Fig. 2 zeigt, der Umschalt- lialin 15 sich in der Stellung für Rückwärts lauf befindet und in Übereinstimmung damit die Pumpe 14 in der Rüekwärtsrichtung R läuft.
Die Pumpe 14 saugt dann mit ihrem Stutzen 31 Öl aus dem Behälter 39 durch die Leitung 29, den Ringkanal 27, die Bohrungen 23, 24, 43 sowie den Kanal 38 und fördert das Drucköl über den Stutzen 30 durch den Kanal 28, den Ringkanal 25, die Bohrungen 19, 20, die Nuten 44, 45, die Bohrungen 21, 22 sowie den Ringkanal 26 in die Leitung 32 und weiter genau gleich wie beine Vorwärts lauf gemäss Fig. 1. .
Die Pumpe 14 und die Feder 12 sind so bemessen, dass die durch das Drxxeköl auf den Kolben 11 ausgeübte Kraft grösser ist als die Federkraft beim Anliegen des Kolbens 11 am Anschlag 50. Während der ganzen normalen Betriebsdauer der Maschine, das heisst so lange die Drehrichtung der Maschine mit der c Stellung des Umschalthahnes 15 überein stimmt, ist der Zylinderraum 13 mit dem durch die Leitung 37 einströmenden. und durch die Leitung 51 in den Behälter 39 über- laufenden Öl gefüllt.
Da somit im normalen Betrieb der Kolben 11 aus dem Raum 13 nach oben verdrängt ist, befindet sich der Schub stangenkopf 7 in der gezeichneten Stellung ganz oben, so dass der Zapfen 5 entsprechend dem vollen Brennstoffregulierbereich, im Langloch 6 gleiten und damit auch die Regu lierstange 2 sich zwischen ihren beiden Ex tremstellungen 0 und 10 frei bewegen kann.
Stimmt die Drehrichtung der Pumpe 14 mit der Stellung des Umschalthahnes 15 nicht überein, weil zum Beispiel beim Umsteuern der Maschine diese und somit auch die Pumpe 14 in der Vorwärtsrichtung V weiterläuft (Fig.1), während sich der Umschalthahn 1'5 bereits in der Stellung für Rückwärtslauf be findet (Feg. 2), so erfolgt wegen der nunmehr verkehrten Förderrichtung der Pumpe 14 ein Absaugen des Öls aus dem Zylinderraum 13. Das hat zur Folge, dass der durch die Feder 12 belastete Kolben 11 vermittels des Schub stangenkopfes 7 und des Hebels 1 die Regu lierstange 2 in die Stellung 0 zieht und da durch die Brennstoffzufuhr der Maschine sperrt.
Nach Eintritt der Übereinstimmung zwi schen der Drehrichtung der Maschine und der Stellung des Umschalthahnes 15, bzw. wenn beim Anlassen der Maschine eine solche Über einstimmung von vornherein vorhanden ist, fördert die Pumpe 14 Drucköl in den Zylin derraum 13 und verdrängt aus diesem mit einer bestimmten Geschwindigkeit den Kolben 11, so dass der Schubstangenkopf 7 die Sper rung der Regulierstange 2 nach und nach auf hebt, bis der Kolben 11 am Anschlag 50 an gelangt ist und dementsprechend die Regu lierstange 2 die volle Bewegungsfreiheit er langt hat. Zur Regulierung dieser Einschalt geschwindigkeit dient. das Ventil 52, welches erlaubt, eine Teilmenge des durch die Pumpe 14 geförderten Öls, durch die Leitungen 53 und 51 in den Ölbehälter 39 zurückzuführen.
Da während des normalen Betriebes der 1Nfaschine der Zylinderraiun 13 ständig mit dem durch die Pumpe 14 geförderten Drucköl gefüllt sein muss, können im Strömungsweg des Drucköls zwischen der Pumpe 14 und dem Zylinderraum 13 zusätzliche Sicherungen vor gesehen werden, welche nötigenfalls einen Druckabfall im Zylinderraum 13 verursachen und dadurch die Brennstoffzufuhr der Ma schine unterbinden. Beispielsweise eine Siche rung gegen ein unzulässiges Absinken des Schmieröldruckes in der hIaschine stellt der zwischen den Leitungen 35 und 37 eingebaute Servomotor 55 dar, welcher durch den norma len Schmieröldruck im Raum 56 am An schlag 57 gehalten wird.
Sobald jedoch der Druck des durch die Leitung 58 in den Raum 56 gelangenden Schmieröls unzulässig absinkt, verschiebt die Feder 59 den Kolben 60, bis dieser die Leitung 37 abgeschlossen hat, so dass die Druckölzuftihr zum Zylinderraum 13 gesperrt ist. Gleichzeitig verschiebt sich auch der Kolben 61 auf die andere Seite der Lei tung 51, so dass das Öl aus dem Raum 13 durch die Leitung 37, den Raum 36 und die Leitung 51 in den Ölbehälter 39 abfliessen kann.
Zwischen den Leitungen 33 und 35 ist noch ein zweiter Servomotor 62 angeordnet, wel cher als Sicherung gegen ein unzulässiges Ab sinken des Kühlwasserdruckes in der -Ma schine dient. Der normale Druck des durch die Leitung 63 in den Raum 64 gelangenden Kühlwassers hält diesen Servomotor 62 am Anschlag 65. Sobald jedoch der Kühlwasser druck einen bestimmten Wert unterschritten hat, schliesst der Kolben 66 unter der Einwir kung der Feder 67 die Leitung 33 ab und un terbindet damit die Druckölzufuhr zum Zy linderraum 13, während die gleichzeitige Ver schiebung des Kolbens 68 eine Verbindung zwischen den Leitungen 35 und 51 herstellt und damit das Abfliessen des Öls aus dem Zylinderraum 13 bewirkt.
Mit Hilfe des Servomotors 63 kann nötigenfalls auch von Hand durch den Abstellknopf 69 die Brenn stoffzufuhr der Maschine unterbunden wer den. Bei diesen Vorgängen wird ein unzuläs siges Ansteigen des Druckes des durch die Pumpe 14 geförderten Öls, durch das Sicher heitsventil 70 verhindert. Dieses ist durch die Feder 71 belastet und schliesst, solange der Öldruck nicht unzulässig hoch ist, die Leitung 72 ab. Beim offenen Sieherheitsv entil 70 fliesst das durch die Pumpe 14 geförderte Öl durch die Leitungen 72 und 51 in den Öl behälter 39 zurück.
Befindet sich der L?msehalthahn 15, wie Fig. 3 zeigt, in der Stellung für Stillstand der Maschine, so wird der Ölkreislauf des durch die Pumpe 14 geförderten Öls in der Weise kurz geschlossen, dass sowohl der Stutzen 30 durch die Leitung 28, den Ring-:
kanal 25 und die Bohrungen 19, 20, 46 als auch der Stutzen 31, durch die Leitung 29, den Ringkanal 27 und die Bohrungen 23, "4-, -18 mit dem Kanal 38 und somit, auch mit dem Ölbehälter 39 in Verbindung gebracht wird. (,rleichzeitig ver binden auch der Ringkanal 26 und die Boh- run-en 21, 22, 47 die Leitung 32 mit. dem Kanal 38, so dass das Öl aus dem Zy linder- raum 13 in den. Ölbehälter 39 abfliessen kann.
Es ist somit belanglos, wenn die Pumpe 14 noch in der einen oder andern Drehrichtung läuft, da. eine für die Aufreehterhaltung der Brennstoffzufuhr der Maschine notwendige Förderung von Drucköl in den Zylinderraum 13 doch nicht erfolgt.
Die Sicherheitsvorrichtung gemäss Fig. .1 unterscheidet sieh von der in der Fig. 1 dar gestellten dadurch, dass an Stelle einer beson deren Driaekölpumpe eine von der Kurbel welle der Maschine angetriebene Schmieröl pumpe 75 zur Füllung des Zylinderraumes 13 mit Drueköl herangezogen wird. Ausserdem ist der Kolben 1.1a nicht. durch eine Feder, son dern durch sein Eigengewieht belastet.
Die Pumpe 75 saugt das Sehmieröl vermittels der Leitung 76 aus dem Sehmieröltank 77 und drückt es in die Sehmierölleitung 78 der 11a- ; sehine. Damit die Förderung des Schmieröls bei jeder Drehriehtung der Pumpe 75 erfolgt, besitzt.
diese vier Pxüel@sehlagventile 79, 80, 81, 82, wobei beim Vorwärtslauf lr' (Ti--. 4) die Ventile 79, 81 offen und die Ventile 80, 82 geschlossen sind, während um-ekehrt beim Rüekwärtslauf R (Fig.5) die Ventile 79, 81 gesehlossen und die Ventile 80, 82 offen sind.
An die Pumpe 75 ist. auf der einen Seite zwisehen den Ventilen 79, 82 und auf der andern Seite zwischen den Ventilen 80, 81 je eine zu den entspre chenden Leitungen 28, 29 des Gehäuses 17a der Sicherheitsvorrichtun- führende Öllei tung 83, 84 angeschlossen. Läuft die Pumpe 75 in der Vorwärtsrichtung V (Fug. 4), so steht die Leitung 83 unter Öldruck.
Wenn dabei der Umschalthahn 15a, wie Fig. 4 zeigt, in der Stellung für Vorwärtslauf der Ma schine steht, so verbinden die Nuten 41, 42 vermittels der Bohrungen 21, 22, 23, 24 die Ringkanäle 26 und 27 miteinander, so dass der im Zylinder 9a angeordnete Kolben lla dem Druck des durch die Leitungen bzw. Ringräume 32 bis 37 in den Zylinderraum 13 ;elang,enden Schmieröls ausgesetzt ist.
Durch die gleichen Leitungen, Bohrungen, Nuten und Kanäle saugt jedoch die Pumpe 75 das <B>öl</B> aus dem Zylinderraum 13 ab und unter bindet damit die Brennstoffzufuhr, sobald die Drehrichtung der Maschine mit der Stellung des Umschalthahnes 15a nicht übereinstimmt.
In seiner Stellung für Stillstand der Ma schine (Fug. 6) -unterbindet der Umschalthahn 1:5a die DrLickölzufuhr zum Zylinderraum 13 durch Schliessung der Bohrungen 19, 20, 23, 24 und lässt gleichzeitig über die Bohrungen 47 und 38a. das Öl aus dem Zylinderraum 13 in den Raum 85 und von dort durch die Lei tung 86 in den Schmieröltank 77 abfliessen.
Da die Pumpe 75 während des Betriebes der Maschine ständig in die Leitung 78 Schmieröl fördert, erübrigt sich im Gegensatz zur Ausführung gemäss Fig. 1 eine Ölzirkula- tion durch den Zylinderraum 13. Dieser weist daher keinen Ölüberlauf auf, so dass die Lei- tum, 51a nur dann Öl abführt, wenn einer der Servomotoren 55, 62 oder das Ventil 52 in Funktion tritt.
Gemäss Fig.7 wird abweichend von der Fi-.4 Druckluft an Stelle von Drucköl ver wendet. Die Druckluft wird vermittels der Leitun a 90 dem Anlassluftbehälter 91 der Ma schine \ entnommen. Im Strömungsweg der Druckluft zwischen dem Austritt aus der Lei tung 90 und dem Umschalthahn 15a ist ein zweiter Umschalthahn 92 angeordnet, welcher bei der Änderung der Drehrichtung der Ma schine selbsttätig durch die Kurbelwelle 93 vermittels einer Schleppkupplung umgeschal tet wird.
Der Umschalthahn 92 sitzt lose auf der mit der Kurbelwelle 93 fest verbundenen Welle 94, auf welcher zu beiden Seiten des Umschalthahnes 92 in der Längsrichtung ver schiebbare Reibscheiben 95, 96 angebracht sind. Diese werden durch die,Feder 97, welche auf dem mit dem freien Ende der Welle 94 verbundenen Teller 98 abgestützt ist, nur so leicht gegen die Stirnflächen des Umschalt hahnes 92 angepresst, dass sie beim normalen Lauf der Maschine mit geringem Widerstand auf den Stirnflächen des Umschalthahnes 92 gleiten, jedoch bei der Änderung der Dreh richtung der Maschine den Umschalthahn 92 so lange in der neuen Drehrichtung mitdre- hen, bis der Stift 99 am Anschlag 100 für Vorwärtslauf (Fug. 7), bzw.
Stift 99' an einem entsprechenden Anschlag 101 für Rückwärts lauf (Fig.8) angelangt ist. Auf diese Weise wird entweder durch die Nuten 102, 103 für Vorwärtslauf (Fig.7) die Leitung 90 über den Kanal 104, die Ringkanäle 105, 106, die Bohrungen 107, 108, 109, 110 sowie den Kanal 111 mit dem Kanal 29 verbunden, oder es wird durch die Nuten 112, 113 für Rück wärtslauf (Fig.8) über den Kanal 114 eine entsprechende Verbindung zwischen der Lei tung 90 und dem Kanal 28 hergestellt. Herrscht Übereinstimmung zwischen den Stellungen der beiden Umschalthähne 15a und 92, so ist somit der Strömungsweg der Drucklift offen, so dass die Maschine mit Brennstoff versorgt werden kann.
Fehlt da gegen eine solche Übereinstimmung, so ist auch die Brennstoffzufuhr der Maschine ge sperrt, da in diesem Fall eine Verbindung zwischen dem Druckluftbehälter 91 und dem Zylinderraum 13 nicht mehr besteht, dagegen vermittels der Nuten 116 bei der Vorwärts stellung (Fig.7), bzw. vermittels der Nuten 117, 118 bei der Rückwärtsstellung (Fig.8) des Umschalthahnes 92 eine Verbindung zwi schen dem Zylinderraum 13 und der Atmo sphäre.