DE2729174A1

DE2729174A1 - Fliehkraftregler

Info

Publication number: DE2729174A1
Application number: DE19772729174
Authority: DE
Inventors: Robert Earl Barrows; Reginald W Pauley
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1978-01-12
Also published as: CA1061203A; JPS534162A; FR2356987A1; GB1534662A; SE428506B; NL184491B; AU507465B2; NL7707114A; BR7704227A; FR2356987B1; NL184491C; JPS627564B2; DE2729174C2; AU2637477A; US4090821A; IT1085089B; SE7707204L

Description

PATb Ni'ANWi LTH

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

-S-

Ingersoll-Rand Company ir-59

27. Juni 1977

Se/M

Fliehkraftregler.

In der Vergangenheit wurden Fliehkraftregler, deren Betätigung über träge Massen geschieht, häufig dazu benutzt, die Gesdhwindigkeit von sich drehenden, pneumatischen oder druckmittelbetätigten Hochgeschwindigkeitsehleifgeräten und anderen Werkzeugen zu steuern. Typischerweise wurden solche träge Massen um einen Schwenkpunkt in Drehung versetzt oder unter Benutzung verschiedener Gestänge radial verlagert, wenn die Geschwindigkeit des Schleifgeräts zunahm. Die Bewegung der gegen eine Feder als Geschwindigkeitsbezugskraft arbeitenden trägen Massen wurde in die Bewegung einer Ventileinrichtung umgewandelt, um die Zufuhr von Druckmittel zu beeinflußen. Verschiedene geistreiche Vorrichtungen wurden entwickelt, um das zu erreichen, was wie die Lösung einer verhältnismäßig einfachen Aufgabe aussieht. Indessen waren solche Fliehkraftregle wenn nicht die Ventileinrichtung sich selbst mitdrehte, im Gebrauch der Abnutzung unterworfen und hattennach einiger Zeit die Neigung, die Fähigkeit des Fliehkraftreglers, die Geschwindigkeit zu regeln, zu verändern. In vielen neuen Fliehkraftreglern läßt man die Ventileinrichtung mit den Reglergewichten mitrotieren, was einen verbesserten Mechanismus ergibt. Allerdings sind solche Einrichtungen oft hinderlich und haben ein

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'07 SCHWÄBISCH CM(IND GEMEINSAME KONTEN: D-« MÜNCIIHN 70

Trltlt«: (07171) 54 90 DcuiKhc Bmk München 70/37369 (BLZ 700 700 10) TtItbn: (0 SI) 77 89 IROETER Telegramme: SAroqut Schwäbisch Gm und 02/00 535 (DI-Z 613 700 8,6) K.LEHMANN TeL-Rumme: SJiruqm

«49 Telex: 724J 8SI pjgdd PostulifJiVonlo München 1679 41-804 __ 1-ipowskyiiraSe 10 Telex: 5 212 248 pi»e d

copy Ii ^ÖRIGINAL

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Ventileinrichtung, die gegenüber einem feststehenden Teil reiben kann.

Zusätzlich neigen die oben erwähnten Fliehkraftreglereinrichtungen wegen der Natur ihrer Bauweise dazu, unter dem Einfluß von Teilchen oder Feuchtigkeit im Druckmittel, dem Ausfall mechanischer Verbindungsgestänge, einer Fehlausrichtung oder dgl. plötzlich zu versagen, wobei jede dieser Ursachen das äußerst gefährliche überschreiten der höchstzulässigen Geschwindigkeit des Schleifrades oder dgl. zur Folge haben könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen, wirtschaftlichen, verläßlichen und fehlersicheren Fliehkraftregler zur Vermeidung von Ubergeschwindigkeiten von durch Druckmittel angetriebenen Einrichtungen zu schaffen. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in erster Linie durch die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Gemäß vorliegender Erfindung wird demgemäß ein sich drehender Käfig benutzt, der sich proportional zur Geschwindigkeit, etwa der Schleifscheibe, dreht und der sich im Weg des Druckmittels befindet, das dazu benutzt wird, den Motor, etwa des Schleifgeräts, anzutreiben.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung ist auch, daß diese nicht wieder falsch zusammengebaut werden kann und eine geringäbiögliche Zahl beweglicher Teile aufweist. Außerdem kommt die Erfindung ohne mechanische Gestänge oder eine eigene Ventileinrichtung aus. Ferner sind eine Abnutzung aufgrund der relativen Bewegung von Teilen und die Anfälligkeit gegen Schmutz oder Feuchtigkeit in der Luft vermieden.

Der Fliehkraftregler hat die Fähigkeit,normale Schleifgeräte oder andere ähnliche Anwendingsfälle zufriedenstellend zu bedienen.

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ORIGINAL INSPECTED

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bei denen eine übergenaue Geschwindigkeitsregelung oder eine vollkommene Abschaltung nicht erforderlich ist.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert, es zeigen Flg. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Drehschleifgeräts mit einem gegen Übergeschwindigkeiten sichernden Fliehkraftregler gemäß der Erfindung, Flg. 2 eine Ansicht nach der Linie 2-2 der Fig. 1, Flg. 3 einen vergrößerten Schnitt des Reglerkäfigs, der in Fig. zu sehen 1st, mit dem Regler in seiner Übergeschwindigkeitsoder Abschaltstellung.

Flg. 1 zeigt ein Hochgeschwindigkeits- Drehschleifgerät, das im allgemeinen als Vertikalschleifer angesprochen wird.Das Schleifgerät hat ein Gehäuse lo, andern oben ein Deckel 11 angebracht 1st. Ferner befinden sich daran ein nur teilweise dargestellter Oriff 12 und eine Schutzabdeckung 14. Das Gehäuse enthält einen druckmittelbetriebenen Drehmotor 15 (der in der Zeichnung in Umrissen zu sehen ist). Der Drehmotor 15 gibt seine Leistung an eine Welle 16 ab, die an ihrem äußeren Ende eine SchleifScheibe 18 aufnehmen.kann. Die Befestigungsmittel für die Schleifscheibe 18 sind ein Gewindebefestigungselement 19, das an das Ende 17 der Welle 16 geschraubt ist, sowie ein davon gehaltener Haltering 2o. Der Haltering 2o sichert die Schleif scheibe l8 sur Anlage an einem Gegenflansch 21, der wiederum an der Welle 16 befestigt ist.

Έ* 1st ersichtlich« daß die Schleifscheibe 18 durch Abschrauben des Oenlndebefestigungeelements 19 und Abnehmen des Halterings entfernt werden kann« indem man die Schleifscheibe 18 von der Welle abgleiten IXBt. Das Wiederansetzen geschieht in umgekehrter Beitoeafolge. Druckmittel, z.B. Luft oder ein anderes kompresibles öfter auch lnkompresiblee Druckmittel wird dem Motor über die

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Durchgangsöffnung 3o zugeführt, die sich durch den Griff 12 erstreckt. Ein (nicht gezeigtes) Abschaltventil ist in der Durchgangsöffnung J>o angeordnet, womit sich der Strom des Druckmittels zu den verschiedenen Durchlässen des Gehäuses und schließlich zum druckmittelbetriebenen Motor 15 unterbrechen oder wiederherstellen läßt.

In den Handgriff wird das Druckmittel durch irgendeine herkömmliche Einrichtung aus einer geeigneten Druckmittelquelle zugeführt. Das Druckmittel gelangt aus dem Griff 12 in das Gehäuse Io über die Einlaßöffnung 31. Der Weg des Druckmittels geht dann weiter, wie die eingezeichneten Pfeile dies zeigen, und zwar durch einen Gehäusedurchlaß 32 in einen zwischen dem Gehäuse Io und dem Deckel 11 ausgebildeten Raum 33.

Eine Welle 4o erstreckt sich vom Motor 15 auf der gegenüberliegenden Seite zur vorher angegebenen Welle 16, und zwar in den Raum hinein. Eine im wesentlichen zylindrische Umhüllung 5o ist an dieser Welle 4o angebracht und dort mittels der Sicherungsmutter 51 gehalten. Ein Lager 53 wird im Gehäuse Io mittels einer Endplatte 5^ gehalten.

Ein Reglerkörper 57 ist an der Welle 4o, die im folgenden wegen ihrer Anordnung an der zur Welle 16 gegenüberliegenden Seite des Motors 15 als rückwärtige Welle bezeichnet wird, befestigt.und dient verschiedenen Punktionen. Zunächst ist er das wichtigste Mittel zum Zentrieren der rückwärtigen Welle 4o und zu deren Halterung im Lager 53. Zusätzlich dient er als Grundkörper, arjden die zylindrische Umhüllung angebracht ist, wie auch als Verteiler für Druckmittel, wie später noch beschrieben wird. Eine Kerbzahnung 52 verhindert, daß sich der Reglerkörper 57 um die rückwärtige Welle 4o dreht. Damit wird auch erreicht, daß sich die zylindrische Umhüllung 5o mit der rückwärtigen Welle 4o dreht. Zusätzlich dient der Reglerkörper 57 als Zentriereinrichtung oder Positioniermittel für den nachgiebigen Steuerring 6o und

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als radiale Führung für Kugeln 61. Der Fachmann erkennt, daß beim Weglassen des Reglerkörpers 57 aus der gesamten Anordnung das Schleifgerät nicht richtig funktionieren kann. Dies hat seinen Grund darin, daß der druckmittelbetriebene Motor 15 seine rückwärtige Welle 4o nicht richtig zentriert hat. Um einen montagesicheren Aufbau zu erreichen, ist der Reglerkörper -57 zu einem Stück mit dem Haltelager für die rückwärtige Welle 4o des Motors vereinigt.

Die Welle 16 des Motors 15 ist durch ein zweites (nicht gezeigtes) Lager unterstützt. Allerdings müssen das zweite Lager und das Lager 53 zur richtigen Zentrierung des Rotors des Motors 15 innerhalb des Gehäuses Io zusammenarbeiten. Es wäre zwar möglich, ein zweites Wellenlager vorzusehen, wodurch das Lager 53 überflüssig würde. Die gezeigte Anordnung des Lagers 53 und die notwendige Zusammenarbeit des Reglerkörpers 57 zur Sicherung der richtigen Lage wird Jedoch als wünschenswerte Eigenschaft des Schleifgeräts angesehen, insofern, als damit ein fehlersicherer Zusammenbau begünstigt wird.

Druckmittel kann in eine Kammer 58 eintreten, die durch die zylindrische Umhüllung 5o und den Reglerkörper 57 gebildet ist. Es tritt in diese Kammer durch zwei Öffnungen 62 ein, die in der äußeren Hülse der Umhüllung 5o angeordnet sind. In die Kammer 58 eintretendes Druckmittel kann als nächstes aus der Kammer 58 wieder austreten, um den druckmittelbetriebenen Motor 15 zu betreiben. Der Weg dorthin führt über Durchlässe 37 im Reglerkörper 57, einen ringförmigen Durchgangsraum 34 entlang der rückwärtigen Welle 4o und schließlich durch eine radiale Öffnung 36 zum Motor. Der Weg des Druckmittels ist im wesentlichen durch die Pfeile angezeigt. Druckmittel, das in den Motor über die Öffnung 36 eintritt, wird entspannt, um das Schleifgerät anzutreiben.

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Hieraus ist ersichtlich, daß Druckmittel, das in den Motor 15 eintreten soll, durch die Kammer 58 gehen oder diese in irgendeiner Weise umgehen muß. Z.B. kann die Umgehung durch ein Leck am Lager 53 erfolgen. Um die Umgehung über ein Leck auf ein geringstmögliches Maß zu verringern, ist eine berührungsfreie Labyrinthdichtung 63 zwischen dem Reglerkörper 57 und der Endplatte 54 eingeschaltet. Obwohl es für einen normalen Schleifer nicht so wichtig 1st, eine vollkommen perfekte Dichtung zu erhalten, sollte jedoch der durch Leck mögliche Weg bei einem Regler auf einen kleinen Prozentsatz des Druckmittelbedaris des Motors bei voller Geschwindigkeit eingeschränkt sein oder in die Abluftleitung ausgeführt werden, so daß kein Beitrag zum Motorantrieb hierdurch erfolgt.

In Fig. 2 ist dargestellt, wie Druckmittel in den Bereich, der die zylindrische Umhüllung 5o umgibt, eintreten kann. Diese ist das Gehäuse des Fliehkraftreglers. Von hier gelangt das Druckmittel in die Kammer 58 durch die öffnungen 62. Das Druckmittel setzt seinen Weg fort, um die Kammer 58 über die Durchlässe 37, 34 und 36 zu verlassen.

Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, daß der nachgiebige Steuerring 60 um den Reglerkörper 57 wie um eine Führungstrommel gelegt wird. Der Steuerring 60 ist durchschnitten, so daß er sich radial ausdehnen kann. Bezüglich des Reglerkörpers 57 ist er nur durch die Halteführungen 64 gegen Drehung gesichert. Die Kugeln 6l oder Kraftelemente werden in radial verlaufenden Taschen 65, die am besten in Fig. 3 zu sehen sind, aufgenommen. Die Kugeln 6l haben darin ausreichendes Spiel, so daß sie sich in den Taschen 65 frei bewegen können. Die Fig. 2 zeigt die Stellung der verschiedenen Teile des Fliehkraftreglers dann, wenn das Schleifgerät angehalten oder bei niedriger Geschwindigkeit betrieben ist. Die Fig. 3 zeigt die verschiedenen Bestandteile des Fliehkraftreglers

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in der Lage, die der Höchstgeschwindigkeit des Schleifgeräts entspricht. In dieser Lage der Teile blockiert der Steuerring den Luftstrom und verhindert so eine Übergeschwindigkeit des Schleifgeräts.

Nach der Beschreibung der verschiedenen Bestandteile des Schleifgerät und seines die Übergeschwindigkeit verhindernden Fliehkraftreglers wird nun die Arbeitsweise erläutert werden. Eine Druckmittelquelle ist an die innere Durchgangsöffnung 30 des Griffes 12 abgeschlossen. Ein (nicht dargestelltes) Abschaltventil verhindert den weiteren Eintritt von Druckmittel in das Schleifgerät. Zur Betätigung des Schleifgeräts drückt die Bedienungsperson einen Griff, womit das Abschaltventil veranlaßt wird, Druckmittel in das Schleifgerät über die Durchgangsöffnung 30, die Einlaßöffnung 31* den Gehäuse- Durchlaß 32, den Raum 33» die öffnungen 62, die Kammer 58, die Durchlässe 37, den ringförmigen Durchgangsraum jj4 und schließlich die radiale öffnung ~$6 zum Motor einzulassen. Durch letztere gelangt das Druckmittel in den Motor und wird dort zwecks dessen Antrieb entspannt. Die Drehung des Motors verursacht eine ebensolche Drehung der Schleifscheibe l8 und des aus dem Reglerkörper 57 und der zylindrischen Umhüllung 5o bestehenden Fliehkraftreglers.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß bei Zunahme der Drehgeschwindigkeit der nachgiebige Steuerring 60 unter dem Einfluß seiner eigenen Massenträgheit nach außen gedrückt wird. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich Kugeln 61 als Kraftelemente vorgesehen, die den Fliehkrafteffekt auf den Steuerring 60 erhöhen. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, nähert sich der nachgiebige Steuerring 60 bei seiner Verlagerung durch die Fliehkraft den öffnungen 62. Der Steuerring 60 wird schließlich bei seiner auswärts gerichteten Verlagerung die öffnungen 62 abdecken und damit den Strom von Druckmittel durch die öffnungen 62 und folglich zum Motor 15 unterbinden. Die sich ergebende Wirkung ist, daß der Strom von Druckmittel zum Motor 15 bei

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hoher Geschwindigkeit geregelt bzw. eingeschränkt wird, wodurch eine Ubergeschwindigkeit verhindert wird. Die Geschwindigkeit, bei der der Steuerring 60 nach außen gegen die öffnungen 62 gedrückt wird, hängt von der Federkennlinie des Steuerrings 60, seinem Gewicht, dem Gewicht der Kugeln 6l, dem Durchmesser des Reglerkörpers 57 und dem Druck der eingelassenen Luft ab. Z.B. wird die sich aufgrund der Regelung ergebende Geschwindigkeit dann niedriger sein, wenn die Federkraft des nachgiebigen Steuerrings 60 geringer ist oder wenn das Gewicht der Kugeln 6l größer ist und/oder wenn das Gewicht des Steuerrings 60 selbst größer ist.

Eine Anzahl von herausragenden Eigenschaften des Fliehkraftreglers soll im folgenden diskutiert werden. Ausgenommen an der Stelle, an der sich die Labyrinthdichtung 63 befindet, ergeben sich vom Aufbau her keine Stellen, an denen überhaupt eine Abnützung durch relative Bewegung stattfinden kann. Selbst an der Stelle, an der sich Labyrinthdichtung 63 befindet, braucht keine gegenseitige Reibung stattzufinden. Nennenswerte Mengen von nebenbei durchströmender•Luft sind zulässig. Der Aufbau des Fliehkraftreglers und der Gebrauch des Reglerkörpers 57 als Teil der Zentrierung der rückwärtigen Welle 4o innerhalb des Lagers 53 ergibt eine montagefehlersichere Konstruktion. Sie ist darin begründet, daß der Reglerkörper 57 an seiner Stelle seh muß, bevor das Schleifgerät zufriedenstellend arbeiten kann. Die äußere Hülse der Umhüllung 5o ist über den Rand 66 dauernd mit dem Reglerkörper 57 verbunden, wenn der Zusammenbau des Reglers beendet ist. Die Kugeln 61 müssen ebenfalls schon beim Zusammenbau eingesetzt werden und können danach nicht mehr weiteres entfernt werden. Aus Fig. 2 ist unmittelbar ersichtlich, daß im Falle des Weglassens des Steuerrings 60 beim Zusammenbau des Reglers dieser weiterhin, Jedoch mit einer niedrigeren Regelgeschwindigkeit arbeiten würde, da die Kugeln 6l die öffnungen 62 blockieren würden. Dasselbe würde eintreten, wenn der nachgiebige Steuerring brechen würde.

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Claims

ANSPRÜCHE

Fliehkraftregler zur Beeinflußung eines Strömungsmittelflußes, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Umhüllung (5o) zur Drehung auf einem Tracer (4o) befestigt ist und eine Kammer (58) aufweist,

daß die Umhüllung wenigstens zwei Arten Öffnungen (62, 36) einschließt, die in die Kammer (58) münden und mit dieser einen Durchgang für Druckmittel durch die Umhüllung ti Iden,

daß in der Umhüllung eine Dichteinrichtung (60) nahe einer Art öffnungen (62) angeordnet und in der Umhüllung so gehalten ist, daß sie auf diese Mündungen (62) zu und weg von diesen im wesentlichen in einer Richtung im rechten Winkel zum Fluß des Druckmittels durch eine solche öffnung (62) beweglich ist, daß die Dichteinrichtung (60) eine verhältnismäßig glatte Fläche hat, die geeignet ist, den Strom von Druckmittel durch eine solche öffnung einzuschränken, wenn sie auf diese zubewegt wird, wobei die Dichteinrichtung (60) eine Federeinrichtung einschließt, die die Dichteinrichtung in Richtung weg von einer solchen öffnung drückt,

D-B MÜNCHEN 70

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1-707 SCHWABISCH CMOND GEMEINSAME KONTEN:

Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Uink München 70/37 369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 39) 77 89 56

KHROETER Telcgrimmc: Sthroepat Sdiwa'biuii Gmünd 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K. LEHMANN Telegramme: SJiroep«

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daß die Dichteinrichtung (60) fliehkraftbetätigte Mittel (6l) einschließt, die in der Weise wirksam sind, daß sie die Dichteinrichtung auf die ehe Art öffnungen (62) in Abhängigkeit von einem Anwachsen der Drehgeschwindigkeit der Umhüllung (5o) drücken,

daß die fliehkraftbetätigte Einrichtung In der Umhüllung abseit: des normalen Wegs des Strömungsmittels durch die Kammer (62,36) angeordnet sind, so daß ihre Arbeitsweise durch Ablagerung von Schmutz oder anderen Fremdkörpern, die von dem die Kammer durchsetzenden Druckmittel mitgeführt werden, kaum in schädlicher Weise beeinflußbar ist.
2. Fliehkraftregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Dichteinrichtung einen in der Umhüllung genau positionierten, durchschnittenen Ring (60) enthält.
3. Fliehkraftregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Art Öffnungen (62) eine dichtende Oberfläche von solcher Form hat, daß sie mit der Dichteinrichtung (60) zur Bildung eines Flachdichtungsventils zusammenarbeitet.
4. Fliehkraftregler nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

daß die eine Art öffnungen (62) mit Ihrer dichtenden Oberfläche erhaben über die innere Oberfläche der Umhüllung(5o)vorsteht, um den ungehinderten Fluß von Druckmittel zwischen der Dichteinrichtung (60) und der inneren Oberfläche der Umhüllung (5o) bei Annäherung der Dichteinrichtung (60) an die eine Art öffnungen (62) zu gestatten.

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5. Fliehkraftregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet«

daß die Dichteinrichtung (60) zwischen der einen Art öffnungen (62) und den fliehkraftbetätigten Mitteln (6l) eingeschaltet ist, so daß die fliehkraftbetätigten Mittel (6l) vom direkten Strom des Druckmittels durch den Regler abgeschirmt sind.
6. Fliehkraftregler nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet,

daß die fliehkraftbetätigten Mittel außerdem wenigstens eine Kugel (6l) enthalten.
7· Fliehkraftregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Umhüllung (5o) eine Führungstrommel (57) einschließt, die von einem durchschnittenen Ring (60) umgeben ist und wenigstens eine Kugeltasche (65) zur Aufnahme der Kugel (61) enthält, so daß die Kugel (6l) unter der Fliehkraft frei zur Bewegung nach außen und in Richtung auf den durchschnittener Ring (60) ist.
8. Fliehkraftregler nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,

daß der durchschnittene Ring (60) einen verhältnismäßig flachen, rechteckigen ifcierschnitt und eine verhältnismäßig glatte äußere Oberfläche zur Zusammenarbeit mit der einen Art öffnungen hat,

daß der durchschnittene Ring (60) außerdem eine innere, mit der Kugel (61) zusammenarbeitende OberfBche hat und gleichzeitig als Dichteinrichtung und als Federeinrichtung zum Abdichten der ersten Art öffnungen (62) und zum Halten der Kugel (61) wirkt.

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9. Fliehkraftregler nach Anspnjch 8, dadurch gekennzeich net,

daß die Dichteinrichtung (60) außerdem die Kugel (61) und die radial verlaufende Kugeltasche (65) gegenüber dem normalen Strömungsweg des Druckmittels durch den Regler abdeckt.
10. Fliehkraftregler nach Anspruch 9» dadurch gekennzeich net,

daß die eine Art Öffnungen (62) als Einlaß zur Umhüllung und die andere Art Öffnungen (36) als Aulaß daraus dient und daß die letztgenannte Art Öffnungen (36) unterhalb und radial innerhalb der erstgenannten Art Öffnungen (62) angeordnet ist.

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