<Desc/Clms Page number 1>
Hydraulische Steuervorrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung, die vorzugsweise zur Steuerung des Verstellmotors eines Schiffsruders verwendet wird. Sie bezweckt, das unerwünschte Voreilen des Ruders zu vermeiden.
Es ist bekannt, solche Steuervorrichtungen mit einer Druckmittelquelle, einem Vorsteuerschieber und einem Hauptsteuerschieber auszurüsten, wobei der Verstellmotor über zwei Druckmittelleitungen mit dem Hauptsteuerschieber verbunden ist. Ferner ist es bekannt, zwischen dem Hauptsteuerschieber und dem Verstellmotor ein Bremsventil mit je einem jeder Druckmittelleitung zugeordneten verschiebbaren Kolben vorzusehen, dessen eine Stirnfläche vom Druckmittel beaufschlagt ist, wenn der Hauptsteuerschieber die zugeordnete Druckmittelleitung mit der Druckmittelquelle verbindet, so dass er eine den Zufluss zum Verstellmotor freigebende, von aussen einstellbare Stellung einnimmt. Es ist auch bekannt, eine Verbindungsleitung zwischen der andern Stirnfläche jedes Bremsventilkolbens und der zugeordneten, das Bremsventil mit dem Verstellmotor verbindenden Druckmittelleitung anzuordnen.
Bei den bisher bekanntgewordenen Steuervorrichtungen dieser Art sind die beiden Kolben der Bremsventile in voneinander getrennten Gehäusen angeordnet. Dies hat zur Folge, dass eine genaue Einregulierung der Kolben schwierig ist. Zudem dienen die bekannt gewordenen Bremsventile hauptsächlich dazu, im Falle eines Lecks in den Zuleitungen zum Verstellmotor das Steuerruder in der eingestellten Lage zu blockieren. Sie verhindern zwar auch das Voreilen des Ruders, indem sie dieses blockieren, doch ist die- ses hierauf nur lösbar. wenn das Hauptsteuerventil umgesteuert wird. Diese Nachteile werden durch die Erfindung behoben.
Erfindungsgemäss sind die beiden Bremsventilkolben in einer gemeinsamen Bohrung angeordnet. und der jeweils in Sperrstellung befindliche Kolben stützt sich am andern derart ab, dass die Ruckflussleitung gedrosselt, jedoch nie ganz gesperrt ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung gestattet mit einfachen Mitteln eine leichte Einregulierung der Bremsventilkolben, so dass der Steuervorgang einwandfrei beherrscht werden kann, u. zw. auch dann, wenn der Verbraucher, d. h. der Verstellmotor, einer unstetigen Belastung unterworfen ist. Der Widerstand auf der Verbraucherseite stellt sich selbständig so ein, dass der Verbraucher jederzeit unter hydraulischer Kontrolle steht und jede Voreilung sicher unterbunden wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Die dargestellte Steuervorrichtung weist eine Förderpumpe 1 für das Druckmedium, zweckmässig für Öl, auf, die an einem Ölsumpf 2 angeschlossen ist. Die Förderleitung 3 der Förderpumpe 1 ist mit dem Zylinder 5 eines selbsttätigen Steuerkolbens 6 und mit einem Rückschlagventil 7 verbunden. Eine Rücklaufleitung 8 verbindet die rechte Seite des Zylinders 5 mit dem Ölsumpf 2. Ferner ist die Förderleitung 3 über eine Drossel 9 einerseits mit der linken Seite 4 des Zylinders 5 und anderseits mit einer Leitung 10 verbunden. Eine zweite Rücklaufleitung 11 verbindet die linke Seite 4 des Zylinders 5 über ein Überdruckventil 12 mit der Rücklaufleitung 8. Das Überdruckventil 12 besteht aus einer federbelasteten Kugel 13, wobei der Druck der Feder 14 mittels der Einstellschraube 15 eingestellt werden kann.
Die Leitung 10 ist an einem elektromagnetischen Vorsteuerschieber 16 angeschlossen, mit welchem die Förderleitung 3 direkt über eine Leitung 17 verbunden ist. Der Vorsteuerschieber 16 weist eine Spindel 18
<Desc/Clms Page number 2>
auf, deren Enden als Anker ausgebildet sind und in Solenoide 19, 20 hineinragen. An Stelle von Solenoide könnten auch hydraulische oder pneumatische Verstellmittel verwendet werden. In die mittlere Bohrung 21 des Vorsteuerschiebers 16 münden die Leitungen 10 und 17. Diese Bohrung 21 ist ferner über die Leitun- gen 22,23 mit dem Ölsumpf 2 verbunden. Die Spindel 18 ist durch Federn 24 in ihrer Mittellage gehalten.
Es sind ferner zwei Leitungen 25, 26 vorgesehen, die die Bohrung 21 je mit einer Seite der Spindel 27 des Hauptsteuerschiebers 28 verbinden.
Die Spindel 18 trägt vier Bunde 29, so dass, je nach der Stellung dieser Spindel 18, die Leitung 10 gesperrt oder mit der Leitung 23 verbunden ist. Bei gesperrter Leitung 10 ist die Leitung 17 je nach Stellung der Spindel 18 entweder mit der Leitung 25 oder mit der Leitung 26 verbunden.
Der Hauptsteuerschieber 28 weist eine mittlere Bohrung 30 auf, in welcher die Spindel 27 verschiebbar angeordnet ist, sie tragt drei Bünde 31. An ihrem rechten Ende trägt sie zwei gleitbar montierte Federteller 32, 33, zwischen welchen eine Feder 34 vorgesehen ist. Wird die Spindel 27 nach links verschoben, so liegt der Federteller 32 an der Schulterfläche 35 des Schiebers 28 an, während der Federteller 33 vom Anschlag 36 mitgenommen wird, so dass die Feder 34 unter Spannung steht. Wird die Spindel 27 nach rechts verschoben, so nimmt der rechte Bund 31 den Federteller 32 mit, während das Ende der Spindel in den sich gegen die Stirnwand des Schiebers 28 stützenden Federteller 33 hineinragt. Die Feder 34 wird also auch bei dieser Bewegung gespannt.
Die mittlere Bohrung 30 ist über Leitungen 37, 38 mit dem Ölsumpf 2, über eine Leitung 39 und das Rückschlagventil 7 mit der Förderleitung 3 und über Leitungen 40, 41, 42 mit dem Bremsventil 43 verbunden. Je nach Stellung der Spindel 27 werden diese Leitungen 37-42 verschieden verbunden, wie nachstehend erläutert wird.
Das Bremsventil 43 weist eine Bohrung 44 auf, in welcher zwei identische Kolben 45, 45a verschiebbar angeordnet sind. Diese Kolben 45, 45a weisen einen mittleren verjüngten Teil 46 bzw. 46a auf, über welchen die Leitungen 40 bzw. 42 mit den Leitungen 47 bzw. 48 verbunden werden. Die Leitung 41 ist mit dem Raum zwischen den Kolben 45, 45a verbunden. Die Leitungen 47, 48 sind über Drosseln 49, 49a mit der hinteren Seite der Kolben 45 bzw. 45a verbunden. Die hintere Stirnfläche dieser Kolben liegt an verstellbaren Anschlägen 50, 50a an. Die Leitungen 47, 48 sind mit einem nicht dargestellten hydraulischen Motor verbunden,. der. beispielsweise zum Verstellen des Ruders eines Schiffes dient.
Die dargestellte Steuervorrichtung funktioniert wie folgt :
Die Förderpumpe 1 fördert Öl in die Leitung 3. Dabei befinden sich alle Organe in der dargestellten Lage. Das Öl fliesst einerseits über die Rücklaufleitung 8 und anderseits über die Drossel 9, die Leitung 10, die Bohrung 21 des Vorsteuerschiebers 16 und die Leitung 23 in den Ölsumpf 2 zurück.
Wird durch Fernsteuerung eines der Solenoide 19 oder 20 erregt, so wird sich die Spindel 18 z. B. nach links bewegen. Die Leitung 10 ist dadurch gesperrt, wogegen die Leitung 17 mit der Leitung 26 verbunden ist. Durch die Sperrung der Leitung 10 gleicht sich der Druck in dieser Leitung und in der Leitung 3 aus, so dass der Steuerkolben 6 nach rechts verschoben wird, wodurch die Rücklaufleitung 8 gesperrt wird.
Der Pumpendruck steigt, und die Druckflüssigkeit gelangt über die Leitungen 17 und 26 in den Raum rechts von der Spindel 27, die dadurch unter Spannung der Feder 34 nach links verschoben wird. Das Drucköl kann jetzt über das Rückschlagventil 7, die Leitung 39, die Bohrung 30, die Leitung 42, die Bohrung 44 und die Leitung 48 zum Verstellmotor gelangen. Das zurückströmende Öl fliesst über die Leitung 47, die Bohrung 44, die Leitung 40, die Bohrung 30 und die Leitung 37 in den Ölsumpf 2 zurück.
Der Höchstwert des Betriebsdruckes wird mittels der Schraube 15 des Überdruckventiles 13 eingestellt. Wird dieser Höchstwert überschritten, so öffnet sich dieses Ventil. Infolge der Wirkung der Drossel 9 entsteht ein Druckunterschied zwischen der vorderen und der hinteren Seite des Steuerkolbens 6, und dieser wird nach links verschoben, wodurch die Rücklaufleitung 8 wieder freigegeben wird.
Nach beendetem Verstellen des Ruders wird der Vorsteuerschieber 16 bzw. dessen Solenoid 19 oder 20 aberregt, wodurch seine Spindel 18 durch die Feder 24 wieder in ihre Mittellage gebracht wird. Dadurch wird aber auch die Leitung 10 wieder freigegeben. Der Druck in den Leitungen 10 und 26 entspannt sich aber die Leitung 23. Die Spindel 27 des Hauptsteuerschiebers 28 wird ihrerseits auch durch die Feder 34 in ihre ursprüngliche Lage gebracht. Der Steuerkolben 6 ist auf der hinteren Seite entlastet und gelangt in seine äusserste linke Endlage.
Bei Bewegung der Spindel 18 des Vorsteuerschiebers 16 nach rechts ist die Wirkungsweise sinngemäss die gleiche.
Der auf den Verstellmotor einwirkende Wasserdruck ist, je nach Lage des Ruders, in der Leitung 47 oder 48 wirksam. Wenn z. B. nach Einleitung des Steuervorganges das Ruder das Bestreben hat vorzulaufen
<Desc/Clms Page number 3>
bei z. B. nach links verstellter Spindel 27, so sinkt der Druck in den Leitungen 39, 42, 48, 41, und er steigt in der Leitung 47. Dadurch wird dieser Druck über ie Drossel 49 auf die hintere Seite des Kolbens 45 wirksam und verschiebt diesen nach rechts, wobei der Kolben 45a als Anschlag dient. Das zurückfliessende Öl wird dadurch gedrosselt. Hiebei sind die Anschläge 50, 50a derart eingestellt, dass die Kolben 45, 45 & die Leitungen 47 bzw. 48 nie ganz sperren, sondern lediglich drosseln.
Sobald der auf das Ruder einwirkende Wasserdruck nachlässt, steigt wieder der Druck in den Leitungen 39, 42, 48, 41, wodurch der Kolben 45 in seine ursprüngliche Lage gebracht wird.
Man kann ferner die Vorsteuerung von Hand vornehmen. Zu diesem Zweck ist ein Hebel 51 (strichpunktiert dargestellt) vorgesehen, dessen unteres gegabeltes Ende 52 auf die Spindel 27 einwirkt. Durch das Gelenk 53 dieses Hebels 51 wird die Leitung 10 geführt. Bei der Betätigung des Hebels 51 wird somit nicht nur der Schieber 28 verstellt, sondern gleichzeitig die Leitung 10 unterbrochen bzw. freigegeben. Gegebenenfalls kann dieser Hebel 51 neben dem Vorsteuerschieber 16 vorgesehen werden, so dass die Vorsteuerung sowohl von Hand als auch elektromagnetisch erfolgen kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulische Steuervorrichtung, insbesondere für Schiffsruder, mit einer Druckmittelquelle, einem Vorsteuerschieber, einem Hauptsteuerschieber und einem Verstellmotor, der über zwei Druckmittelleitungen mit dem Hauptsteuerschieber verbunden ist, sowie einem zwischen dem Hauptsteuerschieber und dem Verstellmotor angeordneten Bremsventil mit je einem jeder Druckmittelleitung zugeordneten verschiebbaren Kolben, dessen eine Stirnfläche vom Druckmittel beaufschlagt ist, wenn der Hauptsteuerschieber die zugeordnete Druckmittelleitung mit der Druckmittelquelle verbindet, so dass er eine den Zu- fluss zum Verstellmotor freigebende, von aussen einstellbare Stellung einnimmt, und mit einer Verbindungsleitung zwischen der andem Stirnfläche jedes Bremsventilkolbens und der zugeordneten,
das Bremsventil mit dem Verstellmotor verbindenden Druckmittelleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bremsventilkolben (46, 46a) in einer gemeinsamen Bohrung (44) angeordnet sind und dass jeweils der in der Sperrstellung befindliche Kolben sich am andern Kolben derart abstützt, dass die Rückflussleitung (47 bzw.
48) gedrosselt, jedoch nie ganz gesperrt ist.