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Hydraulische Servoanlage zur Betätigung des Steuerventils von druckmittelbetätigten
Sirenen Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servoanlage zur Betätigung des
Steuerventils von druckmittelbetätigten Sirenen.
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Diese Servoanlage umfaßt einen von Hand betätigbaren Geber, einen
Empfänger, der einen Zylinder und einen darin verschiebbaren Kolben mit einer mit
dem Betätigungsglied des Steuerventils wirksam verbundenen Kolbenstange besitzt,
eine Geber und Empfänger stets miteinander in Verbindung haltende Rohrleitung, einen
Behälter für hydraulisches Mittel und ein die Verbindung zwischen dem Behälter und
der vom Geber, der Rohrleitung und dem Empfänger gebildeten Anlage steuerndes Rückschlagventil,
welches sich normalerweise in offener Lage befindet und somit die durch Temperaturschwankungen
verursachte Expansion und Kontraktion des hydraulischen Mittels in der Anlage zuläßt
sowie vom Druck des hydraulischen Mittels in der genannten Anlage in geschlossene
Lage geführt wird, wenn der Geber zwecks Steigerung des hydraulischen Druckes in
der Servoanlage betätigt wird.
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In der praktischen Verwendung derartiger Servoanlagen haben sich gewisse
Nachteile geltend gemacht. Erstens kann es vorkommen, daß mittels des Gebers hydraulisches
Mittel vom Behälter über das Rückschlagventil in die hydraulische Anlage eingesaugt
wird, wenn der Geber zur Abgabe von aufeinanderfolgenden Signalen mit der Sirene
in rascher Folge betätigt wird. In diesem Falle kann der Empfänger mit offenem Steuerventil
stehenbleiben, obgleich sich der Geber in der dem geschlossenen Steuerventil entsprechenden
Lage befindet, so daß die Servoanlage mit ununterbrochen heulender Sirene blockiert
wird. Zweitens hat es sich herausgestellt, daß sich Korrosionserscheinungen im Zylinderlauf
des Empfängers nur schwer vermeiden lassen, da der Zylinderlauf leicht von durch
die Durchtrittsöffnung eintretender, salzhaltiger Luft angegriffen wird, so daß
die Gefahr, daß der Empfänger außer Betrieb gesetzt wird, erheblich ist.
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Diese Nachteile sind durch die erfindungsgemäße Servoanlage beseitigt,
welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rohrleitung und der Behälter an je zwei
auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens liegende, nach außen geschlossene Zylinderräume
angeschlossen sind, zwischen denen ein Verbindungskanal für das hydraulische Mittel
angeordnet ist, und daß der Kolben als ein die Strömung durch diesen Verbindungskanal
steuerndes Ventilorgan der Kolbenstange gegenüber verschiebbar angeordnet ist, wobei
der Kolben in Richtung gegen den an die Rohrleitung angeschlossenen Zylinderraum
nach seiner einen Endlage hin nachgiebig belastet ist, in welcher der genannte Verbindungskanal
offen ist, und entgegen der Wirkung der Belastung vom Druck des hydraulischen Mittels
in der vom Geber, der Rohrleitung und dem Empfänger gebildeten Anlage in seine andere
Endlage geführt wird, in welcher dieser Verbindungskanal geschlossen ist, wenn der
Geber zwecks Steigerung des hydraulischen Druckes in der Anlage betätigt wird, wodurch
der Kolben das die Verbindung zwischen dem Behälter und dem Empfänger steuernde
Rückschlagventilorgan darstellt.
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Die Erfindung ist unter Hinweis auf die Zeichnung, welche eine als
Beispiel gewählte Ausführungsform veranschaulicht, im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 im Umriß einen Teil eines Schiffes mit der erfindungsgemäßen hydraulischen
Servoanlage schematisch eingezeichnet, Fig.2 einen Rohrleitungsplan für die hydraulische
Anlage, Fig. 3 einen Axialschnitt durch den Geber der Anlage, Fig. 4 einen der Fig.
3 entsprechenden Schnitt durch den Empfänger mit dem Behälter ebenfalls im Schnitt
und einem Teil des Steuerventils in Draufsicht und
Fig. 5 eine Stirnansicht
des Empfängers und des Behälters, teilweise im Schnitt.
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Wie aus Fig.1 und 2 ersichtlich, umfaßt die erfindungsgemäße Anlage
einen Geber 10, der mittels einer einzigen Rohrleitung 11 mit Expansionskrümmern
12 mit einem Empfänger 13 in Verbindung steht, der an einer am Schornstein des Schiffes
montierten Sirene 14 vorgesehen und mit einem in die Sirene eingebauten oder damit
zusammengebauten Steuerventil 15 zur Regelung der Dampf- oder Luftzufuhr zur Sirene
verbunden ist. Der Empfänger 13 und demzufolge auch die hydraulische Anlage ist
außerdem an einen mit dem Empfänger 13 verbundenen Behälter 16 für das hydraulische
Mittel angeschlossen.
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Zur näheren Beschreibung des Gebers 10 sei nun auf Fig. 3 der Zeichnung
hingewiesen. Der Geber umfaßt einen Zylinder 17 und einen darin beweglichen Kolben
20. Der Zylinder ist an seinem einen Ende mittels eines in ihn eingeschraubten Pfropfens
18 mit einem durchgehenden Kanal 19 verschlossen, der an die Rohrleitung
11 angeschlossen ist. Der Kolben 20 ist mittels einer Druckstange 21 mit einem Arm
22 kraftschlüssig verbunden, der auf einer drehbar gelagerten Welle 23 befestigt
ist, wobei das eine Ende dieser Druckstange sphärisch abgerundet und in einer Ausnehmung
24 im Kolben 20 gelagert ist und das andere, mit einer Kugel 25 ausgebildete
Ende in einer Ausnehmung 26 im Arm 22 gelagert ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich,
ist die Welle 23 außerdem mit einem Betätigungsgriff 27 verbunden. Zwischen dem
Kolben 20 und dem Pfropfen 18 ist im Zylinder 17 eine Druckfeder 28 vorgesehen,
die zusammen mit dem im Zylinder gegebenenfalls vorhandenen hydraulischen Druck
bestrebt ist, den Kolben 20 nach rechts im Zylinder 17 zu verschieben, so daß der
Arm 22, falls auf den Betätigungsgriff 27 kein Druck ausgeübt wird, gegen einen
ortsfesten Anschlag 29 angedrückt gehalten wird, wobei der Kolben 20 eine rechte
Endlage einnimmt. Wenn der Betätigungsgriff 27 von Hand hin und her geschwenkt wird,
wird der Kolben 20 mittels der beschriebenen Vorrichtung im Zylinder 17 hin und
her geschoben, wobei der Kolben 20 wieder in die rechte Endlage zurückgeführt wird
und durch den Druck, der auf die der Druckstange 21 entgegengesetzte Seite des Kolbens
20 ausgeübt wird; eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Teilen 20, 21. und
22 erreicht wird. Die linke Endlage des Kolbens 20 wird dadurch bestimmt, daß ein
mit kleinerem Durchmesser ausgebildeter Vorsprung 20' auf dem Kolben 20 gegen einen
entsprechenden Vorsprung 18' auf dem Pfropfen 18 zur Anlage kommt, wobei der ringförmige
Raum zwischen den Vorsprüngen 18' und 20' und der Innenseite des Zylinders 17 groß
genug ist, um die zusammengedrückte Feder 28 aufnehmen zu können. Der Kanal
19 kommuniziert auch über einen querverlaufenden Kanal 19' im Vorsprung 18'
mit dem Inneren des Zylinders 17, damit der Kanal 19 nicht ganz vom Inneren
des Zylinders abgeschlossen ist, wenn der Kolben gegen den Vorsprung 18' über die
im Zylinder liegende Mündung des Kanals anliegt.
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An den Zylinder 17 ist eine Leitung 30 angeschlossen, die mit einem
Fülltrichter oder -behälter (nicht dargestellt) in Verbindung steht und dessen Verbindung
mit dem Inneren des Zylinders mittels eines Rückschlagventils geregelt wird, das
ein Ventilgehäuse 31 und einen darin vorgesehenen Ventilteller 32 umfaßt, der mittels
einer zwischen diesem und einem Widerlager 33 angeordneten konischen Druckfeder
34 gegen einen von einem Ansatz 35 im Ventilgehäuse 33. gebildeten Sitz angedrückt
wird, wobei ein auf dem Ventilteller vorgesehener Dichtungsring 36 gegen den Sitz
abdichtet. Dieses Rückschlagventil erlaubt eine Strömung von der Leitung 30 in den
Zylinder 17 hinein durch einen in dessen Wandung vorgesehenen Kanal 37, verhindert
jedoch eine Strömung in der entgegengesetzten Richtung. Der Kanal 37 mündet
über einen in einem Stutzen 38 auf dem Zylinder 17 vorgesehenen Lüftungskana139;
der normalerweise mittels in den Kanal eingeschraubten Pfropfens 40 geschlossen
ist, ins Freie.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind der Empfänger 13 und der Behälter
16 in einem einen Hohlraum 42 zur Aufnahme hydraulischer Flüssigkeit und einen Zylinderlauf
43 auf den Geber bildenden Gußstück 41 untergebracht. Dieser Zylinderlauf hat die
Form einer durchgehenden Bohrung, die an beiden Enden durch Pfropfen 44 und 45 abgeschlossen
ist, von denen der Pfropfen 45 mit einer zentralen Bohrung 46 ausgebildet ist, die
sich auf der Innenseite des Pfropfens durch einen Stutzen 47 hindurch erstreckt.
Die Bohrung 46 dient zur Aufnahme einer Kolbenstange 48, deren äußeres Ende über
eine Gelenkverbindung 50 mit dem Betätigungsglied 49 des Steuerventils 15 der Sirene
wirksam verbunden ist. Die Kolbenstange wird mit ihrem entgegengesetzten oder inneren
Ende durch eine Schraubendruckfeder 51 zur Anlage gegen den Pfropfen 44 gedrückt,
so daß der Pfropfen 44 der Kolbenstange als Anschlag dient. Das Steuerventil 15
ist durch die Kolbenstange in dieser Lage geschlossen, d. h., die Sirene schweigt.
Die Schraubendruckfeder 51 ist zwischen dem ein Anschlagglied für diese Feder bildenden
Pfropfen 45 und einem ringförmigen Flansch 52 auf der Kolbenstange 48 um den Stutzen
47 angeordnet. Auf der Kolbenstange 48 ist ein Kolben 53 mit Gleitsitz in einem
Teil des Zylinderlaufs 43 angeordnet. Dieser Kolben ist jedoch nicht starr mit der
Kolbenstange 48 verbunden, sondern ist zwecks Bewegung (in der Größenordnung von
1 oder 2 mm) zwischen einem ringförmigen Flansch 55 und einem an der Kolbenstange
angeschraubten Ring 56 mit einem Hülsenteil 54 auf der Kolbenstange beweglich angeordnet,
wobei der Kolben durch eine den Hülsenteil54 umgebende und zwischen. dem ringförmigen
Flansch 52 und dem Kolbenboden eingesetzte Schraubendruckfeder 57 zur Anlage gegen
den genannten Ring 56 geführt wird. Der von der Feder 57 ausgeübte Druck ist kleiner
als derjenige der Feder 51, welche gegebenenfalls von einer im Steuerventil
15 vorgesehenen Druckfeder unterstützt sein kann.
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Der Kolben 53 dient auch als Rückschlagventil zwischen den Zylinderräumen
auf beiden Seiten des Kolbens. Der zwischen dem Pfropfen 44 und dem Kolben 53 vorgesehene
Zylinderraum ist durch eine Rohrverbindung 58 auf dem Zylinder (Fig. 5) an die zum
Geber 10 führende Leitung 11 angeschlossen, während der zwischen dem Pfropfen 45
und dem Kolben im Raum um den Stutzen 47 vorgesehene Zylinderraum durch eine COffnung
59 mit dem Hohlraum 42 in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen den beiden Seiten
des Kolbens und somit auch zwischen dem Hohlraum42 und der andieRohrverbindung58
(Fig. 5) angeschlossenen und zum Geber führenden Leitung 11 besteht aus einer axialen
Bohrung 60, die sich vom inneren Ende der Kolbenstange 48 bis zum ringfÖrmigen Flansch
55 erstreckt. Nahe dem inneren Ende der Kolbenstange steht die Bohrung 60 durch
radiale
Löcher 61 mit dem Zylinderraum 43 in Verbindung, so daß
sie nicht von diesem abgesperrt werden kann, wenn das eine Ende der Kolbenstange
48 gegen den Pfropfen 44 anliegt. Das innere Ende der Bohrung 60
dagegen
steht durch ein schmales radiales Loch 62 (in der Größenordnung von 1 oder 2 mm)
mit einer nahe dem ringförmigen Flansch 55 vorgesehenen Ringnut 63 in Verbindung
und somit auch mit dem Zylinderraum zwischen dem Kolben und dem Pfropfen 45, wenn
sich der Kolben in der dargestellten Endlage mit dem Ring 56 in Anschlag befindet.
Unter diesen Verhältnissen sind durch Temperaturschwankungen verursachte Volumenänderungen
der hydraulischen Flüssigkeit in der Servoanlage durch das Ein- und Ausströmen von
hydraulischer Flüssigkeit im Hohlraum 42 gestattet. Falls der Druck in der an die
Rohrverbindung 58 angeschlossenen Leitung 11 durch Betätigung des Gebers
10 gesteigert wird, entsteht im Zylinderraum zwischen dem Pfropfen 44 und dem Kolben
53 sofort eineDruckerhöhung, da die Druckmittelströmung von diesem Zylinderraum
durch die Löcher 61. die Bohrung 60, das Loch 62 und die Ringnut 63 zum entgegengesetzten
Zylinderraum und dem Hohlraum 42 durch die enge Öffnung des Loches 62 stark begrenzt
ist. Die Folge ist, daß der Kolben in seine andere Endlage bewegt wird, in der der
Hülsenteil 54 gegen den ringförmigen Flansch 55 anliegt, wodurch die Ringnut 63
geschlossen wird, so daß die Verbindung zwischen den beiden Seiten des Kolbens 53
gesperrt ist, wonach der Kolben 53 und die Kolbenstange 48 entgegen der Wirkung
der Feder 51 und der gegebenenfalls im Steuerventil 15 vorgesehenen Schraubendruckfeder
als eine Einheit (nach rechts in bezug auf Fig. 4) bewegt werden können, was durch
den vom Geber im Zylinderraum zwischen dem Pfropfen 44 und dem Kolben 53
erzeugten Druck bewirkt wird und das Steuerventil in die offene Lage bringt, so
daß die Sirene zum Heulen gebracht wird. Wird der Geber in seine Ausgangslage zurückbewegt,
werden der Kolben 53 und die Kolbenstange 48 ebenfalls als eine Einheit zurückbewegt,
bis das Steuerventil wieder geschlossen ist, wobei der Kolben von der Feder 57 in
seine linke Endlage zur Anlage gegen den Ring 56 zurückgeführt wird. Der Kolben
erfüllt somit ausgezeichnet die Funktion eines Rückschlagventils zwischen dem Behälter
16 und dem Empfänger 13, dagegen hält er bei aufeinanderfolgenden Betätigungen die
Verbindung zwischen dem Behälter 16 und der Leitung 11 nicht offen, so daß hydraulische
Flüssigkeit vom Geber in die hydraulische Anlage zwischen dem Geber und dem Empfänger
eingesaugt werden und somit die Gefahr einer Blockierung der Anlage entstehen könnte.
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Zur Lüftung der hydraulischen Anlage, wenn sie in der oben beschriebenen
Weise vom Geber gefüllt wird, ist der zwischen dem Pfropfen 44 und dem Kolben 53
vorgesehene und durch die Rohrverbindung 58 mit der Leitung 11 in Verbindung stehende
Zylinderraum über eine Bohrung 64 mit dem Hohlraum 42 verbunden, die normalerweise
von einem Ventilstößel 65 geschlossen ist, der darin eingepreßt und mit einem
in eine Gewindeöffnung im Gußstück 41 eingeschraubten Pfropfen 66 verbunden ist,
so daß beim Ausschrauben des Pfropfens 66 und des mit diesem verbundenen Ventilstößels
65 aus der Gewindeöffnung zwischen dem genannten Zylinderraum und der Außenluft
eine Verbindung hergestellt wird. Ein in Fig. 5 dargestelltes Rohr 67 ist zwecks
Zuführung und Ableitung von Luft bei Schwankungen des Ölstandes im Behälter an den
Hohlraum 42 angeschlossen. Da die hydraulische Flüssigkeit in' gewissem Umfang durch
Abdunstung aus der Anlage durch das Rohr 67 verbraucht wird, ist zur Füllung des
Hohlraumes 42 eine Einfüllöffnung vorgesehen, welche durch einen Schraubpfropfen
68 geschlossen ist.
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Es leuchtet ein, daß der Zylinderlauf auf beiden Seiten des Kolbens
53 (Fig. 4) stets mit hydraulischer Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, gefüllt ist und
daß somit praktisch jede Gefahr einer Korrosion der Gleitflächen des Kolbens im
Zylinderlauf beseitigt ist.