NO115127B - - Google Patents

Description

Hydraulisk skibsturbinstyring.

Manøvreringsinnretningen for et skibs-turbinanlegg tjener til å muliggjøre en på-virkning av bevegelsesretningen og hastig-

heten for hånden og innenfor vide grenser,

alt etter de givne fartsbetingelser. I denne forbindelse må spesielt to betingelser til-fredsstilles: Lett betjening som ikke krever lang betenkning angående de håndgrep som skal foretas, og rask reaksjon av styre-bevegelsen ved manøvrering.

Kjente manøvreringsinnretninger til

det nevnte formål arbeider med ratt og stangmekanisme for innstilling av den strupeventil som svarer til vedkommende fartsretning. Anordningen utføres slik at der ut fra en midtre nullstilling, alt etter rattets dreieretning, styres enten for fart forover eller fart akterover. Styringer av denne art arbeider i og for seg godt, de lider bare av den mangel å være sted-

bundne på grunn av stangforbindelsene.

Videre er de krefter som skal overvinnes innenfor styreinnretningen, undertiden temmelig betydelige.

Der er allerede kjent en anordning hvor

denne stedlige bundethet er unngått idet den gjør det mulig ved betjening av et eneste ratt på hydraulisk vei å påvirke turbinenes styreventiler for fart forover og akterover. En ulempe ved denne kjente anordning er imidlertid at samtlige olje-trykkledninger som er tildelt de enkelte styreventiler, må føres hen til betjenings-

organet. Da dette også blir nødvendig for innstilling av styreventilene for fart akter-

over, gjør den kjente anordning det nød-

vendig å føre et anseelig antall av lednin-

ger til betjeningsorganet.

Ved den foreliggende oppfinnelsen gjør

man bruk av et annet styresystem, som riktignok likeledes arbeider på hydraulisk vei, men hvor der forekommer et primært og et derfra adskilt sekundært væskekrets-

løp. Der blir i denne forbindelse gjort bruk av en kjent hydraulisk reguleringsinnret-

ning hvor en sentrifugalpumpe tjener til å frembringe et primærtrykk som varierer med omdreiningstallet. En hydraulisk trykkomformer gjør det mulig ved hjelp av en membran å omforme de omdreiningstall-avhengige endringer i primærtrykket til sekundærtrykk-endringer som igjen styring. Den hydrauliske trykkomformer omdannes til styrebevegelser for en hjelpe-

er utformet slik at der skjer en trykk-reversjon, altså at et stigende primærtrykk blir omdannet til et fallende sekundær-

trykk og omvendt.

Videre arbeider den kjente innretning

på den måte at der ved trykkreversjonen oppstår en steilere gradient av trykk-variasjonene. Virkemåten beror på at der skjer en endring av utløpstverrsnittet mel-

lom en styrehylse som innstilles av det primære oljetrykk, og et fjærbelastet følge-stempel. En slik hydraulisk styreinnretning gjør man bruk av ved den foreliggende oppfinnelse. I denne forbindelse nyttiggjør man seg denne styreinnretnings fordeler,

som blant annet består i at man er istand til i en eneste sekundær oljeledning å frembringe væsketrykk av vilkårlig art,

som igjen et vilkårlig antall inhstillings-innretninger for styreventiler er istand til å reagere på. Denne styring tillater ikke bare innstilling av bestemte væsketrykk,

men også en automatisk overholdelse av omdreiningstallet under drift.

Under anvendelse av en slik hydraulisk reguleringsinnretning består turbinstyringen ifølge oppfinnelsen i at der med den styrbare trykkomformer, ved anvendelse av reguleringsinnretningen som. skibsturbinstyring, er kombinert en for hånden innstillbar manøvreringsinnretning på den måte at manøvreringsinnretningen står i kraftoverførende forbindelse med styrehylsen for følgestempelet til lastbestemmende innstilling av turbinventilene, og pumpen sammen med trykkomformeren virker som omdreiningstallregulator med omdreiningstall-begrensende virkning for å forhindre overskridelse av det høyeste tilladelige omdreiningstall.

For å kunne påvirke turbiners styreventiler for fart forover og akterover over samme manøvreringsinnretning er det hensiktsmessig mellom manøvreringsinnret-ning og turbinventiler å innkoble en omkoblingssleide for bevegelsesretningen. Denne omkoblingssleide kan forenes kon-struktivt med manøvreringsinnretningen.

Når omkoblingssleiden forenes kon-struktivt med manøvreringsinnretningen, er det hensiktsmessig å sette betjeningen av omkoblingssleiden i forbindelse .med manøvreringsinnretningens betj enings-organ på den måte at der for styringen av ventilene for fart forover og akterover er anordnet et styrestykke med en styreflate for fart forover og en styreflate for fart akterover, og disse to styreflater er skilt fra hverandre ved et dødgangsstykke. Med styrestykket kan der da forbindes et omkoblingsorgan for omkoblingssleiden. Styrestykket og omkoblingsorganet kan anbringes på en hylse som kan beveges fra rattet over en skruespindel. Eventuelt kan man dessuten forsyne manøvrerings-innretningen med et ekstra betjenings-håndtak som bevirker en håndbetjent hurtigluknings-utløsning. Hurtigluknings-innretningen er hensiktsmessig blokert med manøvreringsinnretningen på en slik måte at den lukkede hurtiglukningsventil bare kan åpnes i manøvreringsinnretnin-gens stoppstilling.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen. Denne viser to utførelseseksempler, forsåvidt an-går de deler som er vesentlige for oppfinnelsen. Overensstemmende deler er i stor utstrekning forsynt med samme henvisningsbetegnelser.

Som det fremgår av fig. 1, er turbinen, som ikke er vist nærmere, utrustet med en' hurtiglukkende ventil 1, en strupe ventil 2 | for fart forover og en strupeventil 3 for fart akterover. Alle tre ventiler beveges hydraulisk. I trykkoljeledningen til den hurtiglukkende ventil 1 er der innkoblet omkoblersleider som står under innflydel-sen av sikkerhetsregulatorer 6 (høytrykk-turbin) og 7 (lavtrykkturbin), og som når en av disse reagerer, fjerner oljetrykket i •fummet under kraftstempelet for den hurtiglukkende ventil 1 så denne lukkes av sin belastningsfjær.

Oljetrykkledningene 9 og 10 som fører til servomotorene for ventilene 2 og 3, går ut fra en omkoblersleide 11 som kan stilles inn på fart forover eller akterover. Til orri-koblersleiden 11 er sluttet den egentlige styreledning 48 hvori der opprettholdes et bestemt styreoljetrykk.

Under utnyttelse av det ovenfor beskrevne kjente hydrauliske regulerings-prinsipp blir der gjort bruk av et primært oljekretsløp og et separat sekundært oljetrykk-kretsløp. En sentrifugalpumpe 47 står i forbindelse med turbinakselen 52 og skaffer det primære styreoljetrykk. Pumpen 47 frembringer i den primære olje-trykkledning 13 et styreoljetrykk som av-henger av omdreiningstallet, idet det til-tar med voksende omdreiningstall. Det gjel-der nu å omsette det med økende omdreiningstall stigende primære væsketrykk fra pumpen til et fallende trykk med steilere gradient på sekundærsiden. Til dette tjener den hydrauliske trykkomformer 46. I det indre av trykkomformeren 46 befinner seg en styresleide 37 som ved hjelp av en

membran 50 er avtettet mot det indre av

kapselen 44, så der dannes et lukket rum 45. I dette rum 45 kommer det primære

styreoljetrykk til virkning over ledningen

13. Hvis dette trykk f. eks. stiger som følge

av en økning av omdreiningstallet, blir der øvet en nedadvirkende kraft på styresleiden 37.

Styresleiden 37 er som allerede nevnt lagret forskyvbart i det indre av kapselen

44 for den hydrauliske trykkomformer 46

uten at dens ytterflate bevirker noen av-tettning mot kapselens innervegg. Avtett-ningen blir som nevnt tilveiebragt ved

hjelp av membranen 50. En skruefjær 53

som støtter seg mot kapselen 44 med sin underside og mot styresleiden 37 med sin overside, motvirker trykket av styreoljen i rummet 45.

På undersiden av styresleiden 37 befinner seg en styrehylse 54 som er fast forbundet med styresleiden og følgelig følger med i dens opp- og nedadgående bevegel-ser. I det indre av styrehylsen 54 befinner I seg et følgestempel 55 som er forsynt med en eller flere utløpsåpninger 56 for olje. Trykkoljen fra ledningen 49 kommer via et strupningssted til følgestempelets nedre del, som omslutter en strekkfjær 57, og strømmer gjennom åpningen 56 for en viss dels vedkommende bort via en tilsvarende åpning 58 i styrehylsen 54, som anskuelig-gjort ved pilen i avløpet 59. Alt etter hvil-ken delmengde av oljen som strømmer bort ved disse avløpskanter, bygger der seg i ledningen 48 opp et mer eller mindre høyt sekundært styreoljetrykk.

Hvis nu trykket i ledningen 13 stiger som følge av en økning av omdreiningstallet for sentrifugalpumpen 47, blir styresleiden 37 og dermed styrehylsen 54 beveget nedover på grunn av det økede trykk i rummet 45. Ved denne forskyvning av styrehylsen kommer dennes utløpsåpning 58 til å dekke seg med åpningen 56 i følgestem-pelet 55, så en øket oljemengde kan strøm-me bort. Herved blir trykket i sekundær-oljeledningen 48 senket. Den ventil som akkurat arbeider, blir følgelig forskjøvet i strupende retning. Følgestempelet 55 ut-gjør på grunn av strekkfjæren 57 på en måte et tilbakeføringsorgan, da denne fjær er dimensjonert slik at den ved det nu inn-stilte lavere sekundæroljetrykk blir av-lastet i en viss grad og følgestempelet blir ført litt nedover. Denne bevegelse opphever delvis økningen av utløpstverrsnittet.

Hvis der nu omvendt inntrer en synk-ning i turbinomdreiningstallet og primæroljetrykket følgelig avtar på grunn av det lavere omdreiningstall av sentrifugalpumpen 47, vil styresleiden 37 og dermed styrehylsen 54 bli løftet av fjæren 53 på grunn av det nedsatte oljetrykk i rummet 45. Dette fører til en minskning av utløps-tverrsnittet av åpningene 56 og 58, så der strømmer mindre trykkolje bort og kan danne seg et høyere sekundæroljetrykk i ledningen 48. Det høyere sekundæroljetrykk bevirker riktignok en viss løftning av følgestempelet 55 under spenning av fjæren 57, men alt i alt inntrer en minskning av utløpstverrsnittet og en høyning av sekun-dæroljetrykket, d.v.s. det egentlige styre-trykk. I den således arbeidende reguleringsinnretning griper nu manøvrerings-apparatet inn. Den nedadrettede bevegelse av styresleiden 37 påvirkes ikke alene av primæroljetrykket fra sentrifugalpumpen 47 over ledningen 13, men over trykkstiften 60, vektstangen 61 og rullen 43 blir der, alt etter stillingen av styreflaten 15, bevirket en forskyvning av styresleiden 37 nedover. Styreflaten 15 befinner seg på en hylse 16 som kan forskyves med rattet 14. Alt etter hvorledes styreflaten 15 i øyeblikket står, blir styrehylsen bragt i en stilling som bare med betinget avhengig-het av det foreliggende omdreiningstall innstiller et bestemt trykk i den sekun-dære styreolje-trykkledning 48. Over omkoblersleiden 11 innvirker dette styreoljetrykk på servomotoren for den respektive strupeventil. Med manøvreringsinnretnin-gen er der ennvidere sammenbygget en håndutløsning for hurtiglukningen, bestå-ende av en omkoblersleide 17 og en trykk-knapp 18. Blir trykknappen 18 trykket inn, blir ledningen 19 ved forskyvning av omkoblersleiden 17 trykkløs, hvorved rummet 8 likeledes blir uten trykk så belastningsfjæren lukker hurtiglukningsventilen 1. Ledningene 9 og 10 som kommer fra omkoblersleiden 11, fører til sylinderrum 20 og 21 under de fjærbelastede styre-stempler 22 og 23, som via tilbakeførings-stangmekanismer er sammenkoblet med servomotorstemplene 24 og 25. Blir der ved hjelp av manøvreringsinnretningen f. eks. innstilt et høyere trykk i ledningen 48 og dermed, ved fart forover, også i ledningen

10, blir styrestemplet herved løftet under

sammentrykning av sin belastningsfjær, og der blir fri bane i rummet ovenfor stem-pelet 25 for den trykkolje som strømmer til gjennom ledningen 26. Strupeventilen 3 blir altså åpnet videre. Via stangmeka-nismen 27 blir samtidig belastningsfjæren for styrestempélet 23 trykket sammen, d.v.s. at dette igjen blir ført tilbake til sin utgangsstilling og styreprosessen dermed avsluttet.

Den beskrevne styring kan utvikles videre med sikte på en forenklet oppbygning og lettere betjening ved at betjeningen av omkoblersleiden 11 tvungent avledes fra rattet 14. For denne anordning er der på fig. 2 vist et utførelseseksempel som skal tjene til ytterligere belysning av oppfinnelsen. Overensstemmende med fig. 1 er der for de samme deler i stor utstrekning benyttet samme henvisningsbetegnelser. For oversiktens skyld er omkoblersleiden 11 inntegnet særskilt til venstre.

Gjengespindelen 30 for rattet 14 bærer en gjengehylse 31 som er ført slik at den kan bevege seg langsetter spindelen, men ikke dreie seg med den. Alt etter dreie-retningen av rattet 14 beveger hylsen 31 seg altså mot høyre eller venstre. På undersiden bærer den et kilestykke 33 med kileflater 34 og 35 for fart henholdsvis forover og akterover. Kileflatene 34 og 35 har for-skjellig lengde og stigning svarende til de forskjellige fartsbetingelser. De er skilt fra hverandre ved et dødgangsstykke 36.

Den hydrauliske trykkomformer 46 er

utført på lignende måte som i anordnin-

gen på fig. 1. Forskyvninger av kilestykket 33 blir via rullen 43, som løper på dens kileflater, vektstangen 39, som er lagret ved 38, samt trykkstiften 60 overført til en vertikal bevegelse av styresleiden 37. Hvis rattet altså f. eks. dreies inntil vektstan-

gen 39 med sin rulle 43 løper opp på kile-

flaten 34, blir der gradvis ved åpning av «forover»-ventilen innledet fart bakover.

For at omkoblersleiden 11 skal kunne

betjenes tvungent med betjeningen av ma-nøvreringsinnretningen, bærer omkobler-

sleiden 11 en skive 40 med en tannluke 41

som en tann 42 på hylsen 31 griper inn i.

I den viste utgangsstilling står styreslei-

den 11 på dødgangsstykket 36, d.v.s. både «forover»- og «bakover»-ventilene er fra-

koblet. Blir der f. eks. foretatt en forskyv-

ning av hylsen 31 mot høyre ved dreining av rattet 14, dreier tannen 42 skiven 40 og dermed omkoblersleiden 11 mot urviseren og kobler omkoblersleiden til «forover»-

ventilen. Omkoblingen er avsluttet når rul-

len 43 forlater dødgangsstykket 36 på kile-

stykket 33.

Skal der nu omstyres fra fart forover

til fart akterover, blir rattet dreiet i den motsatte retning. Via kileflaten 34 blir der til å begynne med bevirket en fullstendig slutning av «forover»-ventilen. Så blir omkoblersleiden under bevegelsen langs død-gangsstykket 36 omstillet fra fart forover til fart akterover, og under videre dreining av rattet 14 blir der så via kileflaten 35

innledet fart akterover.

Som det kan ses ut fra virkemåten av

den hydrauliske trykkomformer som om-

setter det primære omdreiningstallavhen-

gige oljetrykk som leveres av sentrifugal-

pumpen, til et sekundært styreoljetrykk med omvendt forløp og høyere gradient, har denne innretning også ytterligere regu-leringsegenskaper. Med manøvreringsinn-

retningen slik den er vist på fig. 1 og 2, er der altså dessuten forbundet en omdreiningstallbegrensende regulering. Som alle-

rede nevnt inneholder styringen en hurtig-

lukkende ventil som er avhengig av en sik-kerhetsregulator. Man vil imidlertid unngå

at den reagerer når skruen kortvarig slår ut av vannet i sjøgang. Fornyet åpning av den hurtiglukkende ventil tar nemlig en viss tid og krever et ekstra inngrep for hånd. En slik uheldig reaksjon av den hur-

tiglukkende ventil skal nu forebygges av den omdreiningstallbegrensende regulator.

Denne oppgave blir automatisk oppfylt av

den hydrauliske trykkomformer. Hvis der på grunn av noe som helst forhold har inn-

trådt et høyere omdreiningstall enn sva-

rende til den verdi som akkurat er innstilt på manøvreringsapparatet, blir der på

grunn av sentrifugalpumpen 47 frembragt et høyere trykk i den primære oljetrykk-

ledning 13 og dermed i rummet 45. Dette forhøyede oljetrykk bevirker en nedad-

gående bevegelse av styresleiden 37 forbi den stilling som på forhånd var meddelt den fra manøvreringsinnretningen via trykkstiften 61. Ved denne bevegelse av styresleiden 37 blir utløpsåpningen 58 i styrehylsen 54 forskjøvet i retning av øket avløp, så oljetrykket i styreolje-trykkled-

ningen 48 synker sterkt. Alt etter stillingen av omkoblersleiden 11 blir derved den ven-

til som i øyeblikket befinner seg i drift for fart forover eller akterover, påvirket i luk-

kende retning. Der skjer altså en strup-

ning av ventilen innen den hurtigvirkende lukkeinnretning trer i virksomhet.

Har nu imidlertid en sikkerhetsregu-

lator allikevel reagert, er ledningen 49 uten trykk. For åpning av den hurtiglukkende ventil må altså først trykket i denne led-

ning gjenopprettes. Den hurtiglukkende ventil kan, som det lett vil ses, bare reagere ved løpende maskin, altså når styrelegemet 33 står utenfor sin midtstilling. Der kunne

nu være fare for at den hurtiglukkende ventil under visse forhold blir koblet til en åpen strupeventil. Dette kunne føre til en uheldig eller til og med farlig fartstilstand av skibet. For å forebygge det er den hur-

tiglukkende ventil blokert med manøv-reringsinnretningen på en slik måte at den bare kan åpnes i utgangsstillingen (stopp-

stilling), altså når rullen 43 står på død-gangsstykket 36 av styrelegemet 33.

Claims (1)

1. Turbinstyring med en hydraulisk reguleringsinnretning som for det første inneholder en pumpe til å skaffe et omdreiningstall-avhengig væsketrykk, særlig oljetrykk, og for det annet inneholder en stillbar trykkomformer som omsetter det med voksende omdreiningstall stigende pri-

mære væsketrykk fra pumpen til fallende trykk med steilere gradient på sekundærsiden, for innstilling av forskjellige styreoljetrykk ved endring av utløpstverrsnittet mellom en styrehylse som forskyves ved hjelp av det primære oljetrykk, og et fjærbelastet følgestempel, karakterisert ved at der med den styrbare trykkomformer (46), ved anvendelse av turbinstyringen som skibsturbinstyring, er kombinert en for hånden innstillbar manøvreringsinnretning (12) på den måte at manøvreringsinnret-ningen står i kraftoverførende forbindelse med følgestempelets (55) styrehylse (54) for lastbestemmende innstilling av turbinventilene, og at pumpen sammen med trykkomformeren virker som omdreiningstallregulator med omdreiningstall-begrensende virkning for å forhindre overskridelse av det høyeste tilladelige omdreiningstall. 1 2. Styring som angitt i påstand 1, karakterisert ved at der mellom manøvrer-ingsinnretning og turbinventiler er innkoblet en omkoblersleide (11) for bevegelsesretningen. 3. Styring som angitt i påstand 2, karakterisert ved at omkoblersleiden er kon-struktivt forenet med manøvreringsinnret-ningen. 4. Styring som angitt i påstand 3, karakterisert ved at der til å styre ventilene (2, 3) for fart forover og akterover tjener et styrestykke (33) med en styreflate (34) for fart forover og en styreflate (35) for fart akterover, og at de to styreflater er adskilt fra hverandre ved et dødgangs-stykke (36). 5. Styring som angitt i påstand 3 og 4, karakterisert ved at der med styrestykket (33) er forbundet et omkoblingsorgan (tann 42) for omkoblersleiden (11). 6. Styring som angitt i påstand 3—5, karakterisert ved at styrestykket (33) og omkoblingsorganet (42) sitter på en hylse (31) som kan beveges fra rattet over en skruespindel (30). 7. Styring som angitt i påstand 1—6, karakterisert ved at der — ved i og for seg kjent kombinasjon av en hurtiglukkende ventil med turbinstyringen — med manøv-reringsinnretningen dessuten er konstruk-tivt forenet en særskilt hurtigluknings-utløsning (18) som når som helst for seg kan påvirkes vilkårlig for hånden, for-trinnsvis med en trykk-knapp.