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Sicherungseinrichtung für ölhydraulische Schaltungen, insbesondere
für Schiffsmotoren Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für ölhydraulische
Schaltungen, bei denen Einzelschaltungen in bestimmter Reihenfolge abgewickelt werden
müssen, damit die Gesamtschaltung richtig durchgeführt wird.
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Bei ölhydraulischen Schaltungen mußte man bisher die Geschwindigkeit
der Aufeinanderfolge der einzelnen Schaltvorgänge entweder durch mechanische Sperrungen
sichern oder so sorgfältig von Hand steuern, daß das vorzeitige Einleiten eines
Schaltvorganges, vermieden wurde, bevor der für den Ablauf des Manövers notwendige
vorherige Schaltvorgang vollendet war. Dieser Zwang war unangenehm und konnte zu
Betriebsstörungen führen, vor allem dann, wenn das Einstellen der gewünschten Betriebsform,
z. B. bei umsteuerbaren Schiffsmotoren »Voll voraus«, vom Schiffsführer beliebig
rasch aus einer vorherigen Manöverstellung, z. B. »Langsam zurück«, eingestellt
werden konnte, die zeitliche Abwicklung der einzelnen hierzu nötigen Schaltvorgänge
aber durch einen ölhydraulisch bewegten Hilfswender, z. B. einen Servomotor, bestimmt
wurde. Man konnte nur dem Ölstrom, der den Hilfswender betätigte, durch Querschnittsdrosselung
eine
bestimmte Strömungsgeschwindigkeit geben, damit die Schaltvorgänge, welche die Vollendung
eines vorherigen Schaltvorganges zur Voraussetzung hatten, nicht zu früh durchgeführt
wurden. Die Querschnittsdrosselung hat auch den Nachteil, daß sie in ihrer Wirkung
von der Viskosität des Drucköles stark abhängig ist.
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Nach der Erfindung wird ein zu frühes Einsetzen von auf einen Schaltvorgang
folgenden Schaltvorgängen vermieden. Dabei ist es gleichgültig, welchen Zustand
das Drucköl hat. Die Erfindung besteht darin, daß das einer Einzelschaltung zu unterwerfende
Organ während der Durchführung dieser Schaltung selbst den Ölstrom sperrt, der die
folgenden Schaltungen bewirken soll, und ihn erst freigibt, wenn es die neue Schaltstellung
erreicht hat. So kann z. B. bei umsteuerbaren Brennkraftmaschinen der Ölstrom, welcher
die nach dem Umsteuern erfolgenden Schaltvorgänge bewirkt, durch ein mit der Umsteuerung
oder Nockenwelle fest verbundenes Maschinenteil so lange gesperrt werden, bis die
Umsteuerung bzw. die Verschiebung der Nockenwelle vollendet ist. Zweckmäßig ist
es, wenn das mit dtr Nockenwelle verbundene Maschinenteil ein Kolben ist, der nur
in seinen beiden Endlagen Ventile anhebt, welche angehoben den Ölstrom freigeben,
der dem Steuerorgan freie Durchführung der weiteren Schaltung gestattet, dagegen
unangehoben diesen Ölstrom unterbrechen, so daß das Steuerorgan nicht über die die
Verschiebung der Nockenwelle bewirkende Schaltstellung hinaus bewegt werden kann.
Bei Schaltungen, bei denen die Schaltbewegungen durch eine die Ölströme lenkende
Schaltwalze, Nockenwelle oder ein ähnliches, gleichem Zweck dienendes Maschinenteil
und durch einen dieses Maschinenteil drehenden und in der gewünschten Stellung festhaltenden
Hilfswender (Servomotor) bewirkt werden, ist es besonders vorteilhaft, wenn der
den Hilfswender bewegende Ölstrom so lange unterbrochen wird, bis der vorher notwendig
abgeschlossene Schaltvorgang vollendet ist.
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In den Zeichnungen sind drei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
schematisch dargestellt. Die Abb. i zeigt die Sicherungsvorrichtung an einer durch
ein Steuerorgan betätigten Schaltwalze für eine umsteuerbare Schiffsbrennkraftmaschine.
Die Abb.2 zeigt die Sicherungsvorrichtung an einer durch ein frei bewegliches Schaltküken
mittelbar betätigten Schaltwalze für die Umsteuerung einer umsteuerbaren Schiff
sbrennkraftmaschine, bei der die Nockenwelle durch einen Kolben verschoben wird.
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Die Abb.3 zeigt die Sicherungsvorrichtung an einer durch ein frei
bewegliches Schaltküken mittelbar betätigten Schaltwalze für die Umsteuerung einer
umsteuerbaren Schiffsbrennkraftmaschine, bei der die Nockenwelle durch einen Flügelkolben
über ein Zahnrad verschoben wird.
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Nach Abb. i wird das von einer Druckpumpe i aus dem Ölbehälter 2 angesaugte
0I von der Druckpumpe in die Leitungen 3, 4 und 5 gedrückt. Durch die Leitungen
3 und 4 kann das Drucköl entweder unter den Kolben 6 oder unter den Kolben 7 fließen.
Die Kolben 6 und 7 sitzen beide fest auf einer Stange B. Die Stange 8 greift mit
ihrem unteren Ende 9 in die Ausnehmung io eines auf der Schaltwelle i i sitzenden
Schaltrades 12 ein, welches durch ein aus Schnecke 13 und Handrad 14 bestehendes
Steuerorgan verdreht werden kann. Die Kolben 6 und 7 sind durch eine Feder 15 bzw.
16 belastet. Wenn der Kolben 6 oder der Kolben 7 vom Drucköl beaufschlagt wird,
gibt das untere Ende 9 der Stange 8 das Schaltrad 12 frei, so daß dieses ungehindert
verdreht werden kann. 17 ist die Verlängerung der Nockenwelle der umsteuerbaren
Schiffsbrennkraftmaschine, auf deren Ende ein Kolben 18 fest aufgesetzt ist. Der
Kolben 18 bewegt sich in einem Zylinder i9. Der Kolben 18 befindet sich in der gezeicfineten
Stellung in der linken Endlage, die der Stellung der Nockenwelle für den Vorwärtsbetrieb
entspricht. In der rechten Endlage des Kolbens würde sich also die Nockenwelle in
der Stellung für den Rückwärtsbetrieb befinden. 20 ist das Schaltorgan zur Freigabe
der Anlaßdruckluft in die Zylinder der Brennkraftmaschine, auf dessen Ende ein Kolben
21 fest angeordnet ist. Der Kolbenei, der sich in dem Zylinder 22 verschieben kann,
ist durch eine Feder 23 belastet. Damit das Umsteuermanöver richtig vonstatten geht,
darf durch das Steuerorgan 13, 14 erst dann die Druckluft freigegeben werden, wenn
sich die Nockenwelle in der der neuen Drehrichtung entsprechenden Endstellung befindet.
Das Schaltöl zum Verschieben des Kolbens 18 und somit der Nockenwelle fließt aus
der Leitung 5, durch das auf der Welle i i sitzende Küken 24 gesteuert, entweder
in die Leitung 25 oder 26. In der eingezeichneten Stellung verschließt das Küken
24 die Zuflüsse 27 und 28 in die Leitungen 25 und 26, weil sich der Kolben 18 in
einer Endstellung befindet. Das Drucköl zur Betätigung des Kolbens 21 fließt aus
der Leitung 5, durch ein ebenfalls fest auf der Welle i i sitzendes Küken 29 gesteuert,
durch die Leitung 30 in den Zylinder 22. Die Küken 24 und 29 sind zu einer Schaltwalze
vereinigt. Die Schaltwalze hat einen Ringraum 34, an den die Leitung 5 angeschlossen
ist. An den Ringraum 34 der Schaltwalze ist eine in dieser vorgesehene Bohrung 3
i angeschlossen, die zu den durch Ausnehmungen 32 bzw. 33 und 35 in der Schaltwalze
gebildeten Küken 29 und 24 führt. Eine Bohrung 36 im Küken 29 verbindet die Bohrung
31 mit der Ausnehmung 32, und eine Bohrung 37 im Küken 24 verbindet die Bohrung
31 mit der Ausnehmung 35. Außer der Bohrung 31 ist noch eine Bohrung 38 in der Schaltwalze,
die ebenfalls die beiden Küken 24 und 29 miteinander verbindet und an der Ringraum
39 angeschlossen ist. Die Bohrung 38 dient als Rücklaufleitung und ist durch eine
Bohrung 4o im Küken 24 mit der Ausnehmung 33 verbunden. Eine weitere Verbindung
der Bohrung 38 ist vorhanden durch die Bohrung 4i im Küken 29, die mit der Mündung
42 der Leitung 30 zur Deckung kommen kann. In der dargestellten Stellung
des Kükens 29 ist dies der Fall. An den Ringraum 39 ist eine Rücklaufleitung 43
zum Olvorratsbehälter 2 angeschlossen. In die Lei tungen 3 urnd 4 ,sind Schieber
44 bzw.45 eingebaut, die vom Kolben 18 über Stifte46
bzw. 47 betätigt
werden. D,ie Schieber 44 und 45 sind entgegen der Kraft einer Feder 48 bzw. 49 verschiebbar.
Der Schieber 44 wird in der linken und der Schieber 45 in der rechten Endstellung
des Kolbens 18 geö ffnet, und zwar so, daß sie die Leitungen 3 bzw.4 freigeben.
In der gezeichneten Stellungist der Schieber 44 vom Kolben 18 geöffnet und gibt
somit die Leitung 3 frei. Die Leitung 4 ist durch den Schieber 45 versperrt, jedoch
ist das zum Kolben 7 führende "feil der Leitung 4 über eine im Schieber 45 vorgesehene
Bohrung 50 mit einer Rücklaufleitung 51 verbunden, so daß der Kolben 7 vom
Öldruck entlastet ist. Der Kolben 6 dagegen ist vom Öldruck beaufschlagt, so claß
derselbe die Stange 8 anhebt und das Schaltrad io freigibt. 52 ist die mit der Bohrung
53 des Sc'hiel>ers44 zusammen arbeitende Rücklaufleitung, die über die Bohrung 53
mit dem zum Kolben 6 führenden Teil der Leitung 3 verbunden wird, wenn sich der
Kolben 18 in der rechten Endstellung befindet. Die Wirkungsweise der Einrichtung
ist ohne weiteres ersichtlich: Solange der Kolben 18 sich zwischen seinen beiden
Endstellungen befindet, sind die Kolben 6 und 7 vom Drucköl nicht beaufschlagt,
so daß sie durch die Kraft der Federn 15 und 16 zusammen mit der Stange 8 nach unten
gedrückt werden und deren Ende 9 i @dieAusnehmung io des Schaltrades 12 eingreift.
Die Ausnehmung io ist so bemessen, daß sie eine die Leitungen 25 oder 26 mit der
Druckölkammer 35 verbindende Drehung des Schaltrades 12 ermöglicht. Das Schaltrad
kann jedoch nicht so weit verdreht werden, daß das Küken 29 die Leitung
30 mit der Druckölkammer 32 verbindet und dadurch der Kolben 21 zur Freigabe
der Anlaßdruckluft vom Drucköl beaufschlagt wird. Erst wenn der Kolben 18 sich in
einer Endstellung, also nach vollendetem Schaltvorgang für die Nockenwelle befindet,
ist dies möglich.
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Nach Abb. 2 wird die Schaltwalze 54 durch einen Flügelkolbenservomotor
55 gedreht, in dessen Kammern 56 und 57 das Drucköl durch ein frei bewegliches Küken
58 geschaltet wird. Das Küken 58 befindet sich axial im Flügelkolben 55 des Servomotors
und bildet mit der Nabe 59 die Räume 6o und 61. Der Raum 61 steht mit der Druckölleitung
62 und der Raum 6o mit der Rücklaufleitung 63 in Verbindung. 64 und 65 sind die
in der Nabe des Flügelkolbens 55 vorgesehenen Bohrungen, die von dem Küken 58 entweder
freigegeben oder verschlossen werden und dadurch die Kammern 56 und 57 entweder
mit der Druckölleitung 62 oder mit der Rücklaufleitung 63 in Verbindung bringen.
Die Druckölleitung 62 ist ein Stück als Doppelleitung mit den einzelnen Rohrstücken
66 und 67 geführt, in die Schieber 68 bzw. 69 eingebaut sind, die von dem auf der
Verlängerung der Nockenwelle 70 festsitzenden Kolben 71 in dessen Endlagen
betätigt werden. Es ist aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich, claß die beiden
Schieber 68 und 69, die entgegen der Kraft von Federn 72 bzw. 73 verschiebbar sind,
die Leitungsstücke 66 und 67 dann versperren, wenn sich der Kolben 71 zwischen seinen
beiden Endlagen befindet. In allen Zwischenstellungen des Kolbens 71 zu seinen beiden
Endlagen ist die Druckölzufuhr zum Servomotor unterbunden, so daß, wenn sich der
Kolben 71 nicht in einer Endlage befindet, der Servomotor nicht betätigt und somit
die Schaltwalze 54 zwecks Einleitung eines auf den Umsteuervorgang folgenden Schaltvorganges
nicht gedreht werden kann.
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Die Einrichtung nach Abb.3 unterscheidet sich von der nach Abb. 2
dadurch, daß bei ihr die Nockenwelle 74 über ein Zahnrad 75 von einem Flügelkolben
76 verstellt wird. Die Achse 77 des Flügelkolbens weist an ihrem Ende zwei Segmentstücke
78 und 79 auf, die mit Bohrungen 8o bzw. 81 zusammen arbeiten. In den beiden Endstellungen
des Flügelkolbens 76 sind die Bohrungen 8o und 81 geöffnet. In allen Stellungen
des Flügelkolbens 76 zwischen seinen Endstellungen sind jedoch die Bohrungen 8o
und 81 durch die Segmentstücke 78 und 79 verschlossen, so daß der Flügelkolben 55
nicht vom Drucköl zwecks Verdrehung der Schaltwalze 54 beaufschlagt werden kann.
Es wird,daher, bevor der Umschaltvorgang bzw. das Verschieben der Nockenwelle nicht
vollständig beendet ist, kein neuer Schaltvorgang eingeleitet.