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Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschinenanlage, insbesondere
Schiffsantriebsanlage, bei der umsteuerbare und nichtumsteuerbare Maschinen gemeinsam
auf eine Propellerwelle arbeiten Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung
für eine Brennkraftmaschinenanlage, insbesondere Schiffsantriebsanlage, die aus
einer oder mehreren umsteuerbaren und einer oder mehreren nichtumsteuerbaren Maschinen
besteht. Derartige Anlagen kommen vor allem bei kleineren Fahrzeugen, beispielsweise
Fischdampfern oder Schleppern, zur Anwendung.
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Es sind Schiffsantriebsanlagen bekannt, bei denen zwei oder mehrere
umsteuerbare Brennkraftmaschinen mittels Flüssigkeitskupplungen und Zahnradgetrieben
eine gemeinsame Propellerquelle antreiben. Solche Anlagen haben den Vorteil, daß
der Drehsinn der Antriebswelle in schneller Folge geändert werden kann. Dies wird
dadurch erreicht, daß die Steuerorgane der Antriebsmaschinen und der Kupplungen
mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch so miteinander verbunden sind,
daß beim Ändern der Drehrichtung der Propellerwelle alle Antriebsmaschinen gemeinsam
oder aber nur die Flüssigkeitskupplungen allein gesteuert werden, wobei im zweiten
Falle alle Antriebsmaschinen dauernd umlaufen, jedoch eine Anzahl von ihnen, z.
B. die Hälfte, im entgegengesetzten Drehsinn.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine andersartige Steuerungsvorrichtung
für eine Maschinenanlage, bei der die Antriebsleistung für die Propellerwelle in
der Hauptsache von einer umsteuerbaren Hauptmaschine aufgebracht wird; daneben ist
noch eine nichtumsteuerbare
Hilfsmaschine zum Antrieb eines Generators
vorgesehen, welcher die benötigten Pumpen, Netzwinden u. dgl. mit Energie versorgt.
Während der Fahrt wird die Energie für diese Zusatzmaschinen im allgemeinen nicht
benötigt. Um die vorhandene Leistung der Hilfsmaschine zum zusätzlichen Antrieb
der Propellerwelle auszunutzen,'sollen bei Vorausfahrt Haupt- und Hilfsmaschinen
mittels einerFlüssigkeitsgetrieb2-oder einer anderen Kupplung miteinander verbunden
werden und ihre Leistung gemeinsam an die Propellerwelle abgeben können. Diese Verbindung
der beiden Antriebsmaschinen ergibt ein Maximum an Ausnutzung der in dem betreffenden
Schiff installierten Leistung und damit ein Maximum an Geschwindigkeit. Soll jetzt
eine Änderung der Drehrichtung der Propellerwelle und damit ein Umsteuern der Hauptmaschine
auf Rückwärtslauf vorgenommen werden, so muß die nichtumsteuerbare Hilfsmaschine
vom gemeinsamen Antrieb automatisch losgekuppelt werden. Die Lösung dieser Aufgabe
besteht erfindungsgemäß darin, daß die Umsteuerungsorgane der Hauptmaschine mit
Steuerungsorganen zum Ein- und Ausrücken der Kupplung der Hilfsmaschine, z. B. auf
hydraulische Weise, verblockt sind. Damit wird erreicht, daß jede Umsteuerbewegung
an der Hauptmaschine gleichzeitig einen entsprechenden Steuervorgang der Kupplung
der Hilfsmaschine auslöst. Die Verteilung der einzelnen Steuerkommandos an der Hauptmaschine
ist so getroffen, daß auf dem Steuerrad des Bedienungsstandes die a#Befehle Betrieb«,
»Stop« und »Umsteuern« liegen und auf der Oldruckumsteuerung die Befehle für »Voraus«
und »Zurück«. Aus dieser Zweiteilung ergibt sich die Möglichkeit, zwei Steuerventile
für die Druckleitung der Steuerflüssigkeit zur Kupplung anzubringen, eines an der
Oldruckumsteuerung und eines am Bedienungsstand. Bei der Steuerungsvorrichtung nach
der Erfindung wird nun das Ein- bzw. Ausrücken dieser Kupplung nicht mehr vom Maschinisten
vorgenommen, sondern während des Umsteuervorganges der Hauptmaschine durch die dafür
vorgesehenen Steuerungsorgane selbsttätig ausgeführt. Dies geschieht dadurch, daß
durch Zusammenwirken der beiden Steuerventile am Bedienungsstand und an der Oldruckumsteuerung
über eine Oldruckleitung ein Servomotor und ein Verstellkolben an der Kupplung der
Hilfsmaschine in Tätigkeit treten können. Dabei führen die Kupplungssteuerorgane
sozusagen Steuerkommandos der Hauptmaschine aus, und zwar bewirkt die Verblockung
der beiden Steuerglieder, daß bei Umsteuern der Hauptmaschine auf Rückwärtslauf
die Kupplung der nichtumsteuerbaren Hilfsmaschine ausgerückt und diese vom Antrieb
der Propellerwelle losgetrennt wird. Neben dieser automatischen Betätigung der Kupplung
vom Bedienungsstand der umsteuerbaren Hauptmaschine aus kann auch noch eine solche
von Hand erfolgen. Dabei ist Vorsorge getroffen, daß beim Einrücken des Kupplungshebels
ein Ankuppeln der Hilfsmaschine nicht eintreten kann, solange die umsteuerbare Hauptmaschine
mit Drehrichtung »Zurück« läuft.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungsvorrichtung
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i die Stellung der Steuerorgane
und den Kreislauf der Steuerflüssigkeit bei Vorwärtsfahrt, Fig. 2 die Stellung der
Steuerorgane und den Kreislauf der Steuerflüssigkeit bei Rückwärtsfahrt.
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Um die Wirkungsweise der Verblockung gemäß der Erfindung zu erläutern,
sei ein Umsteuerungsmanöver von »Vorausfahrt« auf »Zurück« beschrieben.
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Aus einem Ölbehälter i saugt eine besondere Ölpumpe 2 über die Leitung
3 Schmieröl an und preßt dieses in das Schmierölleitungssystem. An die Leitung 3
ist die Hauptsteuerleitung 4 angeschlossen, welche über eine Leitung 5 Drucköl dem
Ventil a zuführt. Dieses Ventil a spricht auf einen Steuernocken 6 der Oldruckumsteuerung
7 der Hauptantriebsmaschine io an und ist beim Steuerkommando »Voraus« geöffnet,
bei »Zurück« jedoch geschlossen. Bei der angenommenen Steuerstellung »Voraus« kann
also das Drucköl ungehindert in die Leitung 8 gelangen. Diese führt zu einem Steuerschieber
b am Bedienungsstand g der Hauptantriebsmaschine io. Auf der Welle des Handsteuerrades
ii ist eine Kurvenscheibe 12 angebracht, gegen welche der Steuerschieber b mittels
einer Feder 13 angedrückt wird. Jede Betätigung des Steuerrades ii und damit der
Kurvenscheibe 12 ergibt eine ganz bestimmte Stellung des Steuerschiebers b. Bei
Betriebsstellung »Voraus« ist dieser Steuerschieber b geöffnet und gibt den Durchfluß
des Drucköls in die Steuerleitung 14 frei, welche zu dem Servomotor c an der Flüssigkeitsgetriebekupplung
15 führt. Die Leitung 14 mündet in den Druckraum eines Differentialkolbens 16 und
drückt diesen gegen die Kraft einer Feder 17 nach oben. Durch diese Bewegung wird
die Hauptsteuerleitung 4 unterbrochen, welche Drucköl durch den Servomotor c hindurch
zu dem Druckraum des großen Verstellkolbens d führt; dieser betätigt über ein Gestänge
das Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung für den Hilfsmotor 18. Durch die Unterbrechung
der Hauptsteuerleitung 4 wird auf den Verstellkolben d kein Steuerdruck ausgeübt,
so daß er unter der Wirkung der Feder 1g die in der Fig. i dargestellte Stellung
einnimmt. Dies entspricht in unserem Falle dem Einrücken der Kupplung des Hilfsmotors
18, welcher infolgedessen seine Leistung über die Kupplung gemeinsam mit der Hauptmaschine
io an die Propellerwelle 2o abgibt.
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Soll nun eine Änderung der Bewegungsrichtung der Propellerwelle 20
und damit eine Umsteuerung der Hauptmaschine io erfolgen, so geschieht dies zunächst
durch Drehen des Handsteuerrades ii in die Stellung »Stop«. Die auf der gleichen
Welle sitzende Kurvenscheibe 12 gibt dabei dem Steuerschieber b den Weg frei, so
daß er sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, unter dem Druck der Feder 13 nach links
bewegen kann. Er verschließt mit seinem Teil 21 die Steuerleitung 8 und deckt eine
Entlüftungsöffnung auf, so daß der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 14 entspannt
wird und das Drucköl über die Entlüftungsleitung 22 in die Rückströmleitung 23 fließen
kann. Mit dem Entspannen des Steuerdruckes in der Leitung 14 hört auch die Druckwirkung
auf den Differentialkolben 16 auf; dieser bewegt sich nunmehr ungehindert unter
der Verstellkraft der Feder 17 und der Druckölbeaufschlagung der Oberseite des Differentialkolbens
16 nach abwärts. Damit wird aber die Unterbrechung der Hauptsteuerleitung 4
im
Servomotor c aufgehoben; das Drucköl in dieser Hauptsteuerleitung 4 kann jetzt durch
den Servomotor c hindurch zum Verstellkolben d strömen und diesen entgegen der Federkraft
i9, wie aus Fig. 2 ersichtlich, nach oben drücken. Diese Steuerstellung des Verstellkolbens
d bewirkt ein Ausrücken der Kupplung des Hilfsmotors 18, welcher damit vom Antrieb
der Propellerwelle 2o losgekuppelt wird und im Leerlauf weiterläuft; er braucht
also bei Umsteuerungsmanövern nicht stillgesetzt werden.
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Durch ein weiteres Drehen des Handsteuerrades i i in die Umsteuerstellung
wird der Drehsinn der Hauptmaschine io geändert. Der Steuerschieber b bleibt dabei
geschlossen und als Folge davon die Kupplung für den Hilfsmotor 18 ausgerückt. Bei
diesem Umsteuervorgang verschließt nunmehr das Ventil a die Leitung 5. Dreht man
jetzt das Handsteuerrad ii wieder in die frühere Stellung »Anlassen, Betrieb« und
setzt man damit die Hauptmaschine io wieder in Gang, so treibt diese die Propellerwelle
20 im umgekehrten Drehsinn an. Durch das Zurückdrehen des Handsteuerrades ii in
Stellung »Anlassen, Betrieb« wird zwar die Verbindung der Leitungen 8 und 14 wiederhergestellt;
diese bleiben aber trotzdem drucklos, da den Verschluß jetzt das Ventil a übernommen
hat. Die Abtrennung der Hilfsmaschine 18 von der jetzt im umgekehrten Drehsinn laufenden
Propellerwelle ist damit herbeigeführt.
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Eine Umsteuerung der Antriebswelle in die frühere Drehrichtung »Voraus«
geschieht sinngemäß.
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Bei geschlossenem Ventil a und geschlossenem Steuerschieber b folgt
zunächst die Steuerstellung »Stop« und damit das Stillsetzen der Hauptmaschine.
Mittels der Oldruckumsteuerung wird in der Stellung »Umsteuern« die Änderung der
Drehrichtung der Antriebswelle von »Zurück« auf »Voraus« ausgeführt. Dabei öffnet
wieder das Ventil a und setzt die Leitung 8 bis zum Schieber b unter Oldruck. Wird
durch das nachfolgende Drehen des Handsteuerrades ii auf »Anlassen, Betrieb« die
Hauptmaschine erneut angeworfen, so öffnet auch der Steuerschieber b, und über die
Leitung 14 strömt die Druckflüssigkeit zum Differentialkolben 16. Die Absperrung
der Hauptsteuerleitung 4 vom Verstellkolben d und die gleichzeitige Verbindung des
Druckraumes vor diesem mit der Rückströmleitung 23 läßt die Feder i9 wiederum zur
Wirkung kommen, welche den Verstellkolben d in die Ausgangsstellung zurückdrückt.
Damit erfolgt durch die gespannte Feder 25 das Einrücken der Kupplung des Hilfsmotors
18 und dessen Zuschalten zu derHauptmaschine io zum gemeinsamen Antrieb der Propellerwelle
20.
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Neben dieser hydraulischen Steuerungseinrichtung kann die Betätigung
der Kupplung auch von Hand ausgeführt werden. Hierzu ist es notwendig, das Kupplungsgestänge
24 über ein gefedertes Zwischenglied 25 an den Kupplungshandhebel 26 anzulenken.
Damit erreicht man, daß einerseits bei automatischer Betätigung der Kupplung vom
Bedienungsstand der Hauptmaschine aus eine Ausrückbewegung des Kupplungsgestänges
24 möglich ist, wenn der Handhebel 26 in der Stellung »Ein« eingerastet ist, und
andererseits aber auch für den Handhebel 26 allein eine Einrückbewegung von Stellung
»Aus« in Stellung »Ein« durchführbar ist, wenn bei automatisch ausgerückter Kupplung
das Kupplungsgestänge 24 in seiner Lage festgehalten wird. Gleichzeitig hat das
gefederte Zwischenglied 25 die Aufgabe, bei in Stellung »Ein« eingerastetem Handhebel
26 und bei nicht beaufschlagtem Verstellkolben d die Kupplung einzurücken.
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Bei Ausfall der Hauptmaschine besteht für das Schiff die Möglichkeit,
mit der Hilfsmaschine allein in Fahrtrichtung »Voraus« weiter zu fahren, wobei das
automatische Steuerungssystem mittels des Absperrhahns 27 von der Olpumpe 2 abgetrennt
wird und das Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung nur noch ,rein mechanisch über den
Handhebel 26 bewirkt werden kann.